KR20220113440A - 기판 세정 시스템 및 기판 세정 방법 - Google Patents

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KR20220113440A
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cleaning
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히로키 다카하시
고헤이 사토
고이치 후카야
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은 기판을 세정하는 기판 세정 시스템 및 기판 세정 방법에 관한 것이다. 기판 세정 시스템(50)은 히터(51)와, 약액 희석 모듈(52)과, 세정 모듈을 구비한다. 약액 희석 모듈(52)에서 혼합된 희석 약액의 온도는, 상온보다도 높은 온도이며, 또한 세정 부재의 유리 전이점보다도 낮은 온도로 결정된다. 세정 부재는, 결정된 온도를 갖는 희석 약액이 기판(W)에 공급된 상태에서, 기판(W)을 스크럽한다.

Description

기판 세정 시스템 및 기판 세정 방법
본 발명은 기판을 세정하는 기판 세정 시스템 및 기판 세정 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조에 있어서, 기판의 표면의 평탄화 처리를 행하는 CMP 장치에서는, 지립과 연마 보조제를 포함하는 현탁액(슬러리)을 사용하여 기판의 표면을 연마 처리한 후에 세정액을 사용하여 기판의 표면 및 이면에 부착된 슬러리를 제거하는 세정 처리와, 세정 처리에 의해 기판의 표면 및 이면에 부착된 액적을 제거하는 건조 처리가 행해진다.
세정 처리가 적절하지 않은 경우, 소자의 구조에 결함이 발생하고, 그것에 의해 소자의 특성 불량이 발생하기 때문에, 소자의 파괴나 부식을 발생시키지 않고, 단시간에 확실하게 슬러리를 제거하는 세정 처리 방법의 선택이 필요하다. 이러한 배경으로부터, 롤 형상 혹은 펜슬 형상의 스펀지 부재에 의한 스크럽 세정이 주로 적용되고, 그 보조적인 역할로 각종 약액으로 이루어지는 세정액이 병용된다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 제5866227호 공보 일본 특허 공개 제2002-43267호 공보 일본 특허 공개 제2010-74191호 공보
특허문헌 1에 기재된 스크럽 세정은, Cu 배선과 Low-k 절연막으로 이루어지는 다층 배선을 형성하는 배선 공정(BEOL)에서 주로 적용된다. 근년, 로직 소자의 고속화나 메모리 소자의 저비용화의 필요성으로부터, 전극과 플러그를 형성하는 트랜지스터 공정(FEOL)에도 CMP(Chemical Mechanical Polishing)의 적용이 널리 확대되고 있다.
BEOL과 비교하여, FEOL에서는, 형성되는 막 두께·배선 폭·배선 간 스페이스가 보다 미세하기 때문에, 미소 파티클이나 분자상 오염에 대한 세정 성능의 개선이 필요하고, 그 실현 수단으로서 약액의 가열에 의한 화학 작용의 촉진을 이용한 세정 방법이 유망시되고 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 스크럽 세정에 있어서, 가열 약액을 노즐로부터 공급한 경우, 약액 온도가 너무 높으면, 스펀지 부재의 기계 특성이 열에 의해 열화되어, 세정 효과가 실온의 약액만을 사용했을 때보다도 저하되어 버릴 우려가 있었다.
또한, 발명자들의 검토에 따르면, 기판 세정 시의 기판의 회전 운동에 수반되는 냉각 작용에 의해, 기판의 주연부 부근에서 액온이 저하되어, 원하는 액온에서 세정 처리를 행할 수 없는 경우가 있고, 결과적으로, 안정된 세정 효과를 얻을 수 없다는 과제를 알게 되었다.
그래서, 본 발명은 개선된 세정 효과가 얻어지는 가열 약액 공급 수단을 구비한 기판 세정 시스템 및 기판 세정 방법을 제공하는 것을 제1 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 세정 처리 중에 기판의 피세정면의 전체에 걸쳐서 액온의 높은 균일성을 달성할 수 있는 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법을 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.
일 양태에서는, 순수를 가열하는 히터와, 약액과 상기 히터로 가열된 순수를 소정의 체적비로 혼합시키는 약액 희석 모듈과, 기판을 세정하는 세정 모듈을 구비하고, 상기 세정 모듈은, 상기 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지 장치와, 상기 기판에 접촉하여, 상기 기판을 스크럽하는 세정 부재와, 상기 기판을 향하여, 소정의 온도로 결정된 약액을 공급하는 약액 공급 노즐과, 상기 기판을 향하여, 가열된 순수를 공급하는 순수 공급 노즐을 구비하고, 상기 약액 희석 모듈에서 혼합된 희석 약액의 온도는, 상온보다도 높은 온도이며, 또한 상기 세정 부재의 유리 전이점보다도 낮은 온도로 결정되고, 상기 세정 부재는, 상기 결정된 온도를 갖는 희석 약액이 상기 기판에 공급된 상태에서, 상기 기판을 스크럽하는, 기판 세정 시스템이 제공된다.
일 양태에서는, 상기 기판 세정 시스템은, 상기 약액 공급 노즐이 접속된 약액 공급 라인과, 상기 순수 공급 노즐이 접속된 순수 공급 라인을 구비하고 있고, 상기 히터는, 상기 순수 공급 라인에 접속되어 있고, 또한 순수의 흐름 방향에 있어서, 상기 약액 공급 라인을 상기 순수 공급 라인에 접속하는 접속 부재의 상류 측에 배치되어 있다.
일 양태에서는, 상기 순수 공급 노즐로부터 공급되는 순수의 온도는, 상기 약액 공급 노즐로부터 공급되는 희석 약액의 온도보다도 높다.
일 양태에서는, 상기 세정 모듈은, 상기 약액 공급 노즐에 인접하여 배치되고, 또한 상기 약액 공급 라인을 흐르는 이물을 포착하는 제1 필터와, 상기 순수 공급 노즐에 인접하여 배치되고, 또한 상기 순수 공급 라인을 흐르는 이물을 포착하는 제2 필터를 구비하고 있다.
일 양태에서는, 상기 약액 공급 노즐은, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 주연부에 걸쳐서, 희석 약액을 공급하는 방사 노즐이다.
일 양태에서는, 상기 약액 공급 노즐은, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 중심을 향하여, 희석 약액을 공급하는 제1 약액 공급 노즐과, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 주연부를 향하여, 희석 약액을 공급하는 제2 약액 공급 노즐을 구비하고 있다.
일 양태에서는, 상기 약액 공급 노즐은, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 표면을 향하여, 희석 약액을 공급하는 표면측 약액 공급 노즐과, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 이면을 향하여, 희석 약액을 공급하는 이면측 약액 공급 노즐을 구비하고 있다.
일 양태에서는, 상기 세정 모듈은, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 주연부에 인접하여 배치된 가열 장치를 구비하고 있고, 상기 가열 장치는, 상기 기판의 주연부에 존재하는 희석 약액을 가열한다.
일 양태에서는, 약액과 순수를 소정의 체적비로 혼합하는 약액 희석 모듈과, 기판에 접촉하는 세정 부재와, 상기 약액 희석 모듈을 통하여 공급되는 희석 약액을 사용하여 기판을 세정하는 세정 모듈과, 상기 희석 약액의 유량을 조정하는 유량 조정 장치와, 상기 약액, 상기 순수, 및 상기 희석 약액 중 적어도 하나를 가열하는 히터와, 상기 희석 약액이 상기 세정 모듈에 공급될 때, 상기 희석 약액의 온도가 상온보다도 높고, 또한 상기 세정 부재의 유리 전이점보다도 낮아지도록, 상기 히터 및 상기 유량 조정 장치를 제어하는 제어 장치를 구비한, 기판 세정 시스템이 제공된다.
일 양태에서는, 히터로 순수를 가열하고, 약액과 상기 히터로 가열된 순수를 소정의 체적비로 혼합시키고, 상기 혼합된 희석 약액의 온도를, 상온보다도 높은 온도이며, 또한 기판을 스크럽하는 세정 부재의 유리 전이점보다도 낮은 온도로 결정하고, 약액 공급 노즐을 통하여, 소정의 온도로 결정된 희석 약액을, 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판에 공급하고, 순수 공급 노즐을 통하여, 상기 히터로 가열된 순수를, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판에 공급하고, 상기 세정 부재에 의해, 상기 결정된 온도를 갖는 희석 약액이 상기 기판에 공급된 상태에서, 상기 기판을 스크럽하는, 기판 세정 방법이 제공된다.
일 양태에서는, 상기 히터에 의해, 상기 순수 공급 노즐이 접속된 순수 공급 라인을 흐르는 순수를 가열하고, 순수의 흐름 방향에 있어서, 상기 히터의 하류 측의 위치에서 상기 순수 공급 라인에 접속된 약액 공급 라인을 흐르는 순수에 약액을 혼합한다.
일 양태에서는, 상기 순수 공급 노즐로부터 공급되는 순수의 온도는, 상기 약액 공급 노즐로부터 공급되는 희석 약액의 온도보다도 높다.
일 양태에서는, 상기 약액 공급 노즐에 인접하여 배치된 제1 필터에 의해, 상기 약액 공급 라인을 흐르는 이물을 포착하고, 상기 순수 공급 노즐에 인접하여 배치된 제2 필터에 의해, 상기 순수 공급 라인을 흐르는 이물을 포착한다.
일 양태에서는, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 주연부에 걸쳐서, 희석 약액을 공급하는 방사 노즐인 상기 약액 공급 노즐을 사용하여, 희석 약액을 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판에 공급한다.
일 양태에서는, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 중심을 향하여, 희석 약액을 공급하는 제1 약액 공급 노즐과, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 주연부를 향하여, 희석 약액을 공급하는 제2 약액 공급 노즐을 구비한 상기 약액 공급 노즐을 사용하여, 희석 약액을 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판에 공급한다.
일 양태에서는, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 표면을 향하여, 희석 약액을 공급하는 표면측 약액 공급 노즐과, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 이면을 향하여, 희석 약액을 공급하는 이면측 약액 공급 노즐을 구비한 상기 약액 공급 노즐을 사용하여, 희석 약액을 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판에 공급한다.
일 양태에서는, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 주연부에 인접하여 배치된 가열 장치를 사용하여, 상기 기판의 주연부에 존재하는 희석 약액을 가열한다.
일 양태에서는, 순수를 가열하여 가열 순수를 생성하는 히터와, 약액과 상기 가열 순수를 혼합시켜 가열 약액을 생성하는 약액 희석 모듈과, 기판을 세정하는 세정 모듈을 구비하고, 상기 세정 모듈은, 상기 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지 장치와, 상기 기판에 접촉하여, 상기 기판을 스크럽하는 세정 부재와, 상기 기판에 상기 가열 약액을 공급하는 약액 공급 노즐과, 상기 기판에 순수를 공급하는 순수 공급 노즐과, 상기 세정 부재에 연결되어, 상기 가열 순수 또는 상기 가열 약액 중 어느 것인 가열 유체를 상기 세정 부재에 공급하는 내부 배관을 구비하고, 상기 내부 배관은, 상기 히터 및 상기 약액 희석 모듈 중 적어도 한쪽에 연통하고 있는, 기판 세정 시스템이 제공된다.
일 양태에서는, 상기 내부 배관은, 상기 세정 부재 내에 배치되어 있고, 상기 세정 부재의 길이 방향으로 연장되어 있다.
일 양태에서는, 상기 내부 배관은, 상기 세정 부재에 대향하는 적어도 하나의 개구부를 갖고 있다.
일 양태에서는, 상기 기판 세정 시스템은, 상기 약액 공급 노즐이 접속된 약액 공급 라인과, 상기 순수 공급 노즐이 접속된 순수 공급 라인과, 상기 내부 배관에 접속된 가열 유체 이송 라인을 더 구비하고 있고, 상기 히터는, 상기 순수 공급 라인에 접속되어 있고, 상기 가열 유체 이송 라인은, 상기 순수 공급 라인 및 상기 약액 공급 라인 중 적어도 한쪽에 연결되어 있다.
일 양태에서는, 상기 세정 부재는, 원통 형상을 갖는 롤 세정 부재이고, 또한 상기 세정 부재의 길이 방향의 길이가 상기 기판의 직경보다도 길다.
일 양태에서는, 상기 세정 부재는, 펜슬 형상을 갖는 펜슬 세정 부재이고, 상기 내부 배관은, 상기 펜슬 세정 부재의 상부와 접속되어 있다.
일 양태에서는, 약액을 가열하여 가열 약액을 생성하는 히터와, 기판을 세정하는 세정 모듈을 구비하고, 상기 세정 모듈은, 상기 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지 장치와, 상기 기판에 접촉하여, 상기 기판을 스크럽하는 세정 부재와, 상기 기판에 상기 가열 약액을 공급하는 약액 공급 노즐과, 상기 기판에 순수를 공급하는 순수 공급 노즐과, 상기 세정 부재에 연결되어, 상기 가열 약액을 상기 세정 부재에 공급하는 내부 배관을 구비하고, 상기 내부 배관은, 상기 히터에 연통하고 있는, 기판 세정 시스템이 제공된다.
일 양태에서는, 상기 내부 배관은, 상기 세정 부재 내에 배치되어 있고, 상기 세정 부재의 길이 방향으로 연장되어 있다.
일 양태에서는, 상기 내부 배관은, 상기 세정 부재에 대향하는 적어도 하나의 개구부를 갖고 있다.
일 양태에서는, 상기 기판 세정 시스템은, 상기 약액 공급 노즐이 접속된 약액 공급 라인과, 상기 순수 공급 노즐이 접속된 순수 공급 라인과, 상기 내부 배관에 접속된 가열 유체 이송 라인을 더 구비하고 있고, 상기 히터는, 상기 약액 공급 라인에 접속되어 있고, 상기 가열 유체 이송 라인은, 상기 약액 공급 라인에 연결되어 있다.
일 양태에서는, 상기 세정 부재는, 원통 형상을 갖는 롤 세정 부재이고, 또한 상기 세정 부재의 길이 방향의 길이가 상기 기판의 직경보다도 길다.
일 양태에서는, 상기 세정 부재는, 펜슬 형상을 갖는 펜슬 세정 부재이고, 상기 내부 배관은, 상기 펜슬 세정 부재의 상부와 접속되어 있다.
일 양태에서는, 히터로 순수를 가열하여 가열 순수를 생성하고, 약액과 상기 가열 순수를 혼합시켜 가열 약액을 생성하고, 세정 부재에 연결된 내부 배관을 통하여, 상기 가열 순수 또는 상기 가열 약액 중 어느 것인 가열 유체를 상기 세정 부재에 공급하고, 상기 가열 약액을 약액 공급 노즐로부터 상기 기판으로 공급하면서, 상기 가열 유체가 상기 내부 배관을 통하여 상기 세정 부재에 공급된 상태에서, 상기 세정 부재에 의해 상기 기판을 스크럽하는, 기판 세정 방법이 제공된다.
일 양태에서는, 상기 기판 세정 방법은, 상기 기판의 스크럽 공정에 있어서, 상기 가열 유체가 침투한 상기 세정 부재를 상기 기판의 중앙부 및 주연부에 접촉시켜, 상기 가열 유체를 상기 세정 부재를 통하여 상기 기판의 중앙부 및 주연부에 공급한다.
일 양태에서는, 상기 기판 세정 방법은, 상기 기판의 스크럽 후, 순수 공급 노즐로부터 순수를 상기 기판으로 공급하는 공정을 더 포함한다.
일 양태에서는, 히터로 약액을 가열하여 가열 약액을 생성하고, 세정 부재에 연결된 내부 배관을 통하여, 상기 가열 약액을 상기 세정 부재에 공급하고, 상기 가열 약액을 약액 공급 노즐로부터 상기 기판으로 공급하면서, 상기 가열 약액이 상기 내부 배관을 통하여 상기 세정 부재에 공급된 상태에서, 상기 세정 부재에 의해 상기 기판을 스크럽하는, 기판 세정 방법이 제공된다.
일 양태에서는, 기판 세정 방법은, 상기 기판의 스크럽 공정에 있어서, 상기 가열 약액이 침투한 상기 세정 부재를 상기 기판의 중앙부 및 주연부에 접촉시켜, 상기 가열 약액을 상기 세정 부재를 통하여 상기 기판의 중앙부 및 주연부에 공급한다.
일 양태에서는, 기판 세정 방법은, 상기 기판의 스크럽 후, 순수 공급 노즐로부터 순수를 상기 기판으로 공급하는 공정을 더 포함한다.
기판 세정 시스템은, 희석 약액의 온도가 상온보다도 높고, 또한 세정 부재의 유리 전이점보다도 낮은 상태에서, 희석 약액을 기판에 공급하고, 세정 부재는, 희석 약액이 공급된 상태에서, 기판을 스크럽한다. 따라서, 기판 세정 시스템은, 최적의 세정 효과를 얻을 수 있다.
또한, 기판 세정 시스템은, 내부 배관 및 세정 부재를 경유하여, 가열 유체(가열 순수 또는 가열 약액)가 기판의 피세정면에 공급된다. 이때 세정 부재는 기판의 중앙부뿐만 아니라 주연부에도 접촉하기 때문에, 가열 유체는 기판의 회전 운동에 수반되는 냉각 작용을 받지 않고 기판의 전체에 걸쳐서 공급된다. 따라서, 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법은, 세정 처리 중에 기판의 피세정면의 전체에 걸쳐서 액온의 높은 균일성을 달성할 수 있어, 입자상 오염, 분자상 오염 및 금속 원소 오염에 대하여 안정된 제거 효과가 얻어진다.
도 1은 기판 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도이다.
도 2는 기판 세정 시스템을 도시하는 도면이다.
도 3은 제1 세정 모듈을 도시하는 도면이다.
도 4는 제2 세정 모듈을 도시하는 도면이다.
도 5는 기판 세정 시스템의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 6은 기판 W의 주연부에 인접하여 배치된 히터를 도시하는 도면이다.
도 7은 기판의 주연부에 인접하여 배치된 액 비산 방지 컵을 도시하는 도면이다.
도 8은 약액 공급 노즐의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 9는 약액 공급 노즐의 또 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 10은 기판 세정 시스템 및 건조 모듈에 의한 일련의 세정·건조 시퀀스의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 11은 제1 세정 모듈에 의한 기판의 표면 및 이면의 세정 공정을 도시하는 도면이다.
도 12는 세정 모듈의 구성에 의한 세정 효과를 나타내는 도면이다.
도 13은 기판 세정 시스템의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 14는 기판 세정 시스템의 또 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 15는 기판 세정 시스템의 또 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 16은 기판 세정 시스템의 또 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 17은 도 13 내지 도 16에 도시하는 세정 모듈의 일 실시 형태를 도시하는 사시도를 도시하는 사시도이다.
도 18은 도 17에 도시하는 제1 세정 모듈의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 19는 제2 세정 모듈의 다른 실시 형태를 도시하는 사시도이다.
도 20은 도 19에 도시하는 제2 세정 모듈의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 21은 도 13에 도시하는 제1 세정 모듈에 의한 기판의 세정 시퀀스를 나타내는 흐름도이다.
도 22는 기판 세정 시스템의 일 실시 형태에 의한 기판의 표면에서의 액온 균일성의 효과를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 도면에 있어서, 동일하거나 또는 상당하는 구성 요소에는, 동일한 부호를 붙여 중복된 설명을 생략한다.
이하에 설명하는 실시 형태는, 기판(특히 반도체 웨이퍼)의 표면(및 이면)을 세정하는 기판 세정 방법(및 기판 세정 시스템)에 관한 것으로, 특히, CMP 등의 기판의 연마 후의 기판의 표면을 세정하는 기판 세정 공정에서 실행되는 기판 세정 방법에 관한 것이다. 이 기판 세정 방법은, 예를 들어, 플랫 패널 제조, CMOS나 CCD 등의 이미지 센서 제조 및 MRAM의 자성막 제조 등의 세정 공정에도 적용된다.
또한, 특별히 설명이 없는 한, 「상」이란 기판을 기점으로 하여 세정구가 존재하는 방향을 의미하고, 「하」란 그 반대 방향을 의미한다. 또한, 세정구나 이를 구성하는 구성물에 관하여, 「상면」이나 「표면」이란 세정구가 기판에 접촉 하는 측의 면을 의미한다. 또한, 기판의 중앙부란 기판의 중심을 포함하는 영역이고, 기판의 주연부란 기판의 중심을 포함하지 않는 환상의 영역, 즉 기판의 중앙부를 둘러싸는, 기판의 중심에서 봤을 때 기판의 중앙부보다도 먼 영역으로서, 기판 W의 표면에 있어서 기판 W의 외주 단부를 따른 일정 폭의 영역을 말한다.
도 1은 상술한 기판 세정 방법이 적용되는 기판 처리 장치(1)(보다 구체적으로는, 연마 장치)의 전체 구성을 도시하는 평면도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는 하우징(10)과, 다수의 반도체 웨이퍼 등의 기판을 스톡하는 기판 카세트가 적재되는 로드 포트(12)를 구비하고 있다. 로드 포트(12)는 하우징(10)에 인접하여 배치되어 있다.
기판 처리 장치(1)는 하우징(10)의 내부에 배치된 연마부(2) 및 세정부(4)를 구비하고 있다. 연마부(2)는 복수(본 실시 형태에서는, 4개)의 연마 모듈(14A 내지 14D)을 구비하고 있다. 세정부(4)는 연마된 기판을 세정하는 제1 세정 모듈(16) 및 제2 세정 모듈(18)과, 세정된 기판을 건조시키는 건조 모듈(20)을 구비하고 있다. 연마 모듈(14A 내지 14D)은 기판 처리 장치(1)의 길이 방향을 따라 배열되어 있다. 마찬가지로, 제1 세정 모듈(16), 제2 세정 모듈(18), 및 건조 모듈(20)은 기판 처리 장치(1)의 길이 방향을 따라 배열되어 있다.
기판 처리 장치(1)는 로드 포트(12)에 인접하여 배치된 제1 반송 로봇(22)과, 연마 모듈(14A 내지 14D)에 인접하여 배치된 반송 모듈(24)을 구비하고 있다. 제1 반송 로봇(22)은 연마 전의 기판을 로드 포트(12)로부터 수취하여 반송 모듈(24)에 전달함과 함께, 건조 후의 기판을 건조 모듈(20)로부터 수취하여 로드 포트(12)로 돌려보낸다. 반송 모듈(24)은 제1 반송 로봇(22)으로부터 수취한 기판을 반송하여, 각 연마 모듈(14A 내지 14D)과의 사이에서 기판의 전달을 행한다.
기판 처리 장치(1)는 제1 세정 모듈(16)과 제2 세정 모듈(18) 사이에 배치된 제2 반송 로봇(26)과, 제2 세정 모듈(18)과 건조 모듈(20) 사이에 배치된 제3 반송 로봇(28)을 구비하고 있다. 제2 반송 로봇(26)은 반송 모듈(24)과, 각 세정 모듈(16, 18) 사이에서 기판의 전달을 행한다. 제3 반송 로봇(28)은 각 모듈(18, 20)과의 사이에서 기판의 전달을 행한다.
기판 처리 장치(1)는 하우징(10)의 내부에 배치된 제어 장치(30)를 구비하고 있다. 제어 장치(30)는 기판 처리 장치(1)의 각 기기의 움직임을 제어하도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제어 장치(30)는, 특히, 후술하는 기판 세정 시스템(50)의 동작을 제어하도록 구성되어 있다.
도 2는 기판 세정 시스템(50)을 도시하는 도면이다. 기판 처리 장치(1)는 기판 세정 시스템(50)을 구비하고 있다. 기판 세정 시스템(50)은 순수를 가열하는 히터(51)와, 약액과 히터(51)로 가열된 순수를 소정의 체적비로 혼합시키는 약액 희석 모듈(바꿔 말하면, 약액 공급 모듈)(52)과, 기판을 세정하는 세정 모듈(16, 18)을 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는, 기판 세정 시스템(50)은 제1 세정 모듈(16) 및 제2 세정 모듈(18)을 구비하고 있지만, 일 실시 형태에서는, 기판 세정 시스템(50)은 제1 세정 모듈(16) 및 제2 세정 모듈(18) 중 어느 것을 구비해도 된다.
도 3은 제1 세정 모듈(16)을 도시하는 도면이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 세정 모듈(16)은 기판 W를 보유 지지하면서 회전시키는 기판 보유 지지 장치(60)와, 기판 W에 접촉하여, 기판 W를 스크럽하는 세정 부재(61, 62)와, 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2를 향하여, 소정의 온도로 결정된 약액을 공급하는 약액 공급 노즐(65, 66)과, 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2를 향하여, 가열된 순수를 공급하는 순수 공급 노즐(67, 68)을 구비하고 있다.
약액 공급 노즐(65)은 기판 W의 표면 W1을 향하여, 희석 약액을 공급하는 표면측 약액 공급 노즐이다. 약액 공급 노즐(66)은 기판 W의 이면 W2를 향하여, 희석 약액을 공급하는 이면측 약액 공급 노즐이다. 마찬가지로, 순수 공급 노즐(67)은 기판 W의 표면 W1을 향하여, 순수를 공급하는 표면측 순수 공급 노즐이다. 순수 공급 노즐(68)은 기판 W의 이면 W2를 향하여, 순수를 공급하는 이면측 순수 공급 노즐이다. 약액 공급 노즐(66) 및 순수 공급 노즐(68)은 기판 W의 이면 W2에 대한 세정 작용뿐만 아니라, 그 열전달 작용에 의해, 기판 W의 표면 W1에서의 약액 및 순수의 온도 저하를 방지한다.
각 세정 부재(61, 62)는 원통 형상을 갖고, 또한 길이 방향의 길이가 기판 W의 직경보다도 긴 스펀지 부재이다. 스펀지 부재의 재질로서, 친수성이 높은 재질이 바람직하고, 예를 들어 PU(폴리우레탄)나 PVA(폴리비닐알코올) 등이 바람직하다. 각 세정 부재(61, 62)는 그 중심축의 방향이 기판 W의 면(즉, 표면 W1 및 이면 W2)에 대하여 평행하게 배치되어 있다. 이하, 세정 부재(61)를 상측 롤 세정 부재(61)라고 칭하는 경우가 있고, 세정 부재(62)를 하측 롤 세정 부재(62)라고 칭하는 경우가 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 기판 보유 지지 장치(60)는 기판 W의 표면 W1을 상향으로 하여 기판 W를 수평으로 유지하고, 회전시키는 4개의 롤러(60a 내지 60d)를 구비하고 있다. 롤러(60a 내지 60d)는 도시하지 않은 구동 기구(예를 들어, 에어 실린더)에 의해, 서로 근접 및 이격하는 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 기판 보유 지지 장치(60)는 그 구성 요소로서, 롤러(60a 내지 60d)를 구비하고 있지만, 기판 보유 지지 장치(60)는 기판 W의 측면을 보유 지지할 수 있는 것이라면 되고, 롤러에 한정되지는 않는다. 롤러 대신에 예를 들어 복수의 클램프(도시 생략)를 구비해도 된다. 클램프는, 기판 W의 주연부를 보유 지지하는 위치와, 기판 W로부터 이격된 위치 사이를 이동 가능하게 구성되어 있다.
일 실시 형태에서는, 기판 보유 지지 장치(60)는 기판 W를 연직 방향으로 유지하도록 구성되어도 된다. 이 경우, 롤러(60a 내지 60d)(또는 클램프)는 세로 두기로 배치된다.
제1 세정 모듈(16)은 상측 롤 세정 부재(61) 및 하측 롤 세정 부재(62)를 회전시키는 회전 기구(69)를 구비하고 있다. 상측 롤 세정 부재(61) 및 하측 롤 세정 부재(62) 각각은, 승강 기구(도시 생략)에 지지되어 있고, 승강 기구에 의해 상하 방향으로 이동 가능하다. 승강 기구의 일례로서, 볼 나사를 사용한 모터 구동 기구 또는 에어 실린더를 들 수 있다.
기판 W의 반입 반출 시에는, 상측 롤 세정 부재(61) 및 하측 롤 세정 부재(62)는 서로 이격되어 있다. 기판 W의 세정 시에는, 상측 롤 세정 부재(61) 및 하측 롤 세정 부재(62)는 서로 근접하는 방향으로 이동하여, 기판 W의 표면 및 이면에 접촉한다. 그 후, 상측 롤 세정 부재(61) 및 하측 롤 세정 부재(62) 각각은, 회전 기구(69)에 의해 회전하여, 기판 W를 스크럽한다(스크럽 세정).
도 4는 제2 세정 모듈(18)을 도시하는 도면이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 제2 세정 모듈(18)은 기판 W를 보유 지지하면서 회전시키는 기판 보유 지지 장치(60)와, 기판 W에 접촉하여, 기판 W를 스크럽하는 세정 부재(71)와, 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2를 향하여, 소정의 온도로 결정된 약액을 공급하는 약액 공급 노즐(75, 76)과, 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2를 향하여, 가열된 순수를 공급하는 순수 공급 노즐(77, 78)을 구비하고 있다.
약액 공급 노즐(75)은 기판 W의 표면 W1을 향하여, 희석 약액을 공급하는 표면측 약액 공급 노즐이다. 약액 공급 노즐(76)은 기판 W의 이면 W2를 향하여, 희석 약액을 공급하는 이면측 약액 공급 노즐이다. 마찬가지로, 순수 공급 노즐(77)은 기판 W의 표면 W1을 향하여, 순수를 공급하는 표면측 순수 공급 노즐이다. 순수 공급 노즐(78)은 기판 W의 이면 W2를 향하여, 순수를 공급하는 이면측 순수 공급 노즐이다.
세정 부재(71)는 펜슬 형상을 갖고, 또한 세정 부재(71)의 중심축의 주위로 회전하면서, 기판 W의 표면 W1에 접촉하여, 기판 W를 스크럽하는 스펀지 부재이다. 이하, 세정 부재(71)를 펜슬 세정 부재(71)라고 칭하는 경우가 있다. 기판 보유 지지 장치(60)는 기판 W의 표면 W1을 상향으로 하여 기판 W를 수평으로 유지하고, 회전시키는 4개의 롤러(60a 내지 60d)(또는 클램프)를 구비하고 있다.
제2 세정 모듈(18)은 펜슬 세정 부재(71)를 요동시키는 요동 기구(79)를 구비하고 있다. 펜슬 세정 부재(71)는 승강 기구(도시 생략)에 지지되어 있고, 승강 기구에 의해 상하 방향으로 이동 가능하다. 승강 기구의 일례로서, 볼 나사를 사용한 모터 구동 기구 또는 에어 실린더를 들 수 있다.
요동 기구(79)는 펜슬 세정 부재(71)를 기판 W의 반경 방향으로 요동시키도록 구성되어 있다. 펜슬 세정 부재(71)의 요동 시에 있어서, 펜슬 세정 부재(71)의 중심축의 방향은, 기판 W의 표면 W1(또는 이면 W2)에 대하여 수직이다.
일 실시 형태에서는, 요동 기구(79)는 회전 중인 펜슬 세정 부재(71)의 하면을 회전 중인 기판 W의 표면 W1에 소정의 압박력으로 접촉시키면서, 펜슬 세정 부재(71)를 기판 W의 중심으로부터 기판 W의 주연부를 향하여 요동시킨다(편도 요동). 다른 실시 형태에서는, 요동 기구(79)는 회전 중인 펜슬 세정 부재(71)의 하면을 회전 중인 기판 W의 표면 W1에 소정의 압박력으로 접촉시키면서, 펜슬 세정 부재(71)를 기판 W의 주연부로부터, 기판 W의 중심을 통과시켜, 기판 W의 주연부를 향하여 요동시킨다(왕복 요동). 이렇게 하여, 펜슬 세정 부재(71)는 기판 W를 스크럽한다(스크럽 세정).
상술한 바와 같이, 제1 세정 모듈(16)은 롤 세정 부재(61) 및 하측 롤 세정 부재(62)가 기판 W를 스크럽하고 있을 때, 약액 공급 노즐(65, 66)을 통하여, 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2에 약액을 공급한다. 약액은, 예를 들어, 알칼리성의 세정액이다. 구체적으로는, 암모니아, 제1급 아민, 제2급 아민, 제3급 아민, 제4급 암모늄 화합물 중 어느 것을 성분으로서 함유하는 수용액이 적합하다. 마찬가지로, 제2 세정 모듈(18)은 펜슬 세정 부재(71)가 기판 W를 스크럽하고 있을 때, 약액 공급 노즐(75, 76)을 통하여, 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2에 약액(예를 들어, 알칼리성의 세정액)을 공급한다. 이하, 도 2를 참조하여, 기판 W에 약액을 공급하는 약액 공급 수단에 대하여 설명한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 기판 세정 시스템(50)은 약액 공급 노즐(65, 66) 및 약액 공급 노즐(75, 76)이 접속된 약액 공급 라인(80)과, 순수 공급 노즐(67, 68) 및 순수 공급 노즐(77, 78)이 접속된 순수 공급 라인(81)과, 순수 공급 라인(81)으로부터 히터(51)로 순수를 순환시키는 순수 복귀 라인(83)을 구비하고 있다.
히터(51)는 순수 공급 라인(81)에 접속되어 있다. 약액 공급 라인(80)은 순수 공급 라인(81)에 접속되어 있고, 순수 공급 라인(81)을 흐르는 순수의 흐름 방향에 있어서, 히터(51)의 하류 측에 배치되어 있다. 약액 공급 라인(80)은 접속 부재(82)에 의해 순수 공급 라인(81)에 접속되어 있다. 따라서, 히터(51)는 순수의 흐름 방향에 있어서, 접속 부재(82)의 상류 측에 배치되어 있다.
히터(51)는 순수 공급 라인(81)을 흐르는 순수를 소정의 온도까지 가열한다. 보다 구체적으로는, 히터(51)의 하류 측에는, 히터(51)에 인접하여, 유량 센서(84) 및 온도 센서(85)가 배치되어 있다. 제어 장치(30)(도 1 참조)는 유량 센서(84) 및 온도 센서(85)에 전기적으로 접속되어 있고, 온도 센서(85)로부터 보내지는 온도 데이터에 기초하여, 순수 공급 라인(81)을 흐르는 순수의 온도가 소정의 온도가 되도록, 또한 순수의 유량이 소정의 유량이 되도록, 히터(51)의 동작을 제어한다.
도 1에 도시하는 실시 형태에서는, 히터(51)는 그 내부에, 순수 공급 라인(81)을 흐르는 순수를 가열하는 히터 요소(54)와, 순수 공급 라인(81)을 흐르는 순수의 유량을 조정하는 유량 조정 장치(55)를 구비하고 있다. 히터 요소(54)로서, 예를 들어, 적외선 조사 타입의 히터를 들 수 있다. 히터 요소(54)의 종류로서, 구체적으로는, 할로겐 히터, 카본 히터, 세라믹 히터, 석영관 히터 등을 사용해도 된다. 히터로서는, 전기 가열(저항, 아크, 유도, 유전(마이크로파), 적외선, 레이저, 히트 펌프), 광, 열풍, 버너 등의 공지된 가열 수단이며, 요구되는 설치 환경, 가동 시간, 온도의 조건을 충족시키고, 또한 그 온도로 유지할 수 있는 것이라면 된다. 또한, 설치한 공장으로부터 온수가 공급된다면 그것을 이용해도 된다.
도 1에 도시하는 실시 형태에서는, 히터(51)는 순수 공급 라인(81)을 흐르는 순수를 가열하고, 순수의 유량을 조정한다. 일 실시 형태에서는, 히터(51)는 약액 희석 모듈(52)의 하류 측에 배치되어도 된다. 이 경우, 히터(51)는 희석 약액을 가열하고, 희석 약액의 유량을 조정한다. 다른 실시 형태에서는, 히터(51)는 약액 연결 라인(52b)(후술함)에 배치되어도 된다. 이 경우, 히터(51)는 약액 원액을 가열하고, 약액 원액의 유량을 조정한다. 이와 같이, 히터(51)는 순수, 희석 약액, 및 약액 원액 중 적어도 하나를 가열하고, 순수, 희석 약액, 및 약액 원액 중 적어도 하나의 유량을 조정하도록 구성되어 있다. 또한, 도 1에 도시하는 실시 형태에서는, 단일의 히터(51)가 마련되어 있지만, 히터(51)의 수는, 본 실시 형태에 한정되지는 않는다. 복수의 히터(51)가 마련되어도 된다.
일 실시 형태에서는, 유량 조정 장치(55)는 히터(51)로부터 독립된 별개의 구성 요소로서, 마련되어도 된다. 이 경우, 유량 조정 장치(55)는 약액 공급 라인(80), 순수 공급 라인(81), 및 약액 연결 라인(52b) 중 어느 것에 배치되어도 된다. 또한, 유량 조정 장치(55)의 수도 본 실시 형태에 한정되지는 않는다. 복수의 유량 조정 장치(55)가 마련되어도 된다.
일 실시 형태에서는, 히터(51)는 그 내부에 유량 센서(84) 및 온도 센서(85)가 내장된 가열 장치여도 된다. 다른 실시 형태에서는, 기판 세정 시스템(50)은 약액 공급 노즐(65, 66, 75, 76) 및 순수 공급 노즐(67, 68, 77, 78)에 인접하여 배치된 유량 센서(도시 생략) 및 온도 센서(도시 생략)를 더 구비해도 된다. 온도 센서의 수는, 순수 공급 노즐의 수 및 약액 공급 노즐의 수에 대응해도 된다.
히터(51)에 의해 소정의 온도로 가열된 순수는, 순수 공급 라인(81)을 흐른다. 그 후, 가열 순수는, 순수 공급 라인(81)의 도중에서 분기하여, 순수 공급 라인(81) 및 약액 공급 라인(80)을 흐른다.
약액 희석 모듈(52)은 약액 공급 라인(80)에 접속되어 있다. 보다 구체적으로는, 약액 희석 모듈(52)은 약액 공급원(52a)과, 약액 공급원(52a) 및 약액 공급 라인(80)을 연결하는 약액 연결 라인(52b)을 구비하고 있다.
약액 희석 모듈(52)은 약액 연결 라인(52b)을 통하여, 약액 공급원(52a)으로부터 약액 공급 라인(80)으로 공급되는 상온의 약액 원액을, 약액 공급 라인(80)을 흐르는 가열 순수에 첨가한다. 이렇게 하여, 약액 희석 모듈(52)은 상온의 약액 원액과 가열 순수를 소정의 체적비로 혼합 희석한다. 따라서, 순수 공급 노즐(67, 68, 77, 78)로부터 공급되는 순수의 온도는, 약액 공급 노즐(65, 66, 75, 76)로부터 공급되는 희석 약액의 온도보다도 높다.
약액 희석 모듈(52)에서 혼합된 희석 약액의 온도는, 상온보다도 높은 온도이며, 또한 세정 부재(61, 62)(및/또는 세정 부재(71))의 유리 전이점보다도 낮은 온도로 결정된다. 이 이유는 다음과 같다. 희석 약액의 온도는, 기판 W의 세정 효과를 향상시키기 위해, 바꿔 말하면, 화학 작용의 촉진의 관점에서, 상온보다도 높고, 또한 물의 비점인 100℃보다도 낮은 것이 바람직하다.
그러나, 가열 약액이 공급된 상태에 있어서, 기판 W의 스크럽 세정을 실행하는 경우, 세정 부재(부호 생략)의 내열성을 고려할 필요가 있다. 상술한 바와 같이, 세정 부재는 스펀지 부재로 구성되어 있다. 스펀지 부재의 재료는, 일반적으로 열가소성 수지이기 때문에, 융점보다도 낮은 온도역에 유리 전이점이 존재한다.
유리 전이점이란, 수지가 단단한 유리상과 부드러운 고무상의 중간에 있는 온도이며, 이 부근보다 고온에서는 탄성률이 대폭 저하된다. 즉, 스펀지 부재의 강성이 작아지고, 결과적으로, 스펀지 부재의 스크럽 작용이 약해진다. 따라서, 스크럽 세정을 실행할 때의 약액 온도는, 상온보다 높고, 또한 스펀지 부재의 유리 전이점보다도 낮은 것이 바람직하다. 예를 들어, 스펀지 부재가 폴리비닐알코올(PVA) 수지인 경우, 그 유리 전이점은 약 60℃이다.
본 실시 형태에서는, 상온보다도 높고, 세정 부재(61, 62)(및/또는 세정 부재(71))의 유리 전이점보다도 낮은 온도로 결정된 가열 약액이 기판 W 상에 공급된 상태에서, 세정 부재(61, 62)(및/또는 세정 부재(71))가 기판 W를 스크럽한다.
사용하는 세정 부재의 종류에 따라, 유리 전이점은 상이한 경우가 있다. 그래서, 제어 장치(30)는 세정 부재의 종류마다, 세정 부재에 대응하는 유리 전이점을 기억 장치(30a)에 기억해도 된다. 제어 장치(30)는 처리 장치(30b)를 구비하고 있고, 처리 장치(30b)는 기억 장치(30a)에 기억된 데이터에 기초하여 연산을 실행한다. 기억 장치(30a)는 제어 장치(30)의 일 구성 요소이다. 제어 장치(30)는 사용하는 세정 부재 및 기억 장치(30a)에 기억된 유리 전이점에 기초하여, 가열 약액의 온도를 제어한다.
상술한 실시 형태에 따르면, 스펀지 부재의 기계 특성의 저하에 기인하는 스크럽 작용의 저하가 일어나지 않고, 또한 약액의 가열에 의해 화학 작용(예를 들어, 표면 장력의 저하, 동점도의 저하, 유기물의 용해)이 촉진된다. 결과적으로, 기판 세정 시스템(50)은 기판 W의 높은 세정 효과를 얻을 수 있다. 또한, 기판 W에 대하여 스크럽 세정을 실행하지 않고, 린스 세정을 실시하는 경우에는, 가열 약액의 온도는 유리 전이점보다 높은 온도여도 된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 접속 부재(82)의 상류 측에는, 순수 공급 라인(81)을 흐르는 순수에 혼재하는 이물을 포착하는 필터(86)가 배치되어 있다. 히터(51)에 의해 가열된 순수가 순수 공급 라인(81)을 흐르면, 순수 공급 라인(81)의 내벽에 부착된 이물이 가열 순수에 의해 박리될 우려가 있다. 이 경우, 박리된 이물은, 순수 공급 라인(81)(및 약액 공급 라인(80))을 흘러서, 기판 W 상에 공급된다. 본 실시 형태에서는, 기판 세정 시스템(50)은 히터(51)에 인접하여 배치된 필터(86)를 구비하고 있기 때문에, 이물이 기판 W 상에 공급되는 것을 방지할 수 있다.
이물의 기판 W 상으로의 공급을 보다 확실하게 방지하기 위해, 기판 세정 시스템(50)은 순수 공급 노즐(67)에 인접하여 배치된 필터(87) 및 순수 공급 노즐(77)에 인접하여 배치된 필터(88)를 구비해도 된다. 도시하지 않지만, 기판 세정 시스템(50)은 순수 공급 노즐(68, 78)에 인접하여 배치된 필터를 구비해도 된다.
마찬가지로, 기판 세정 시스템(50)은 약액 공급 노즐(65)에 인접하여 배치된 필터(90) 및 약액 공급 노즐(75)에 인접하여 배치된 필터(91)를 구비해도 된다. 도시하지 않지만, 기판 세정 시스템(50)은 약액 공급 노즐(66, 76)에 인접하여 배치된 필터를 구비해도 된다.
필터(87)의 상류 측에는, 개폐 밸브(120)가 배치되어 있고, 필터(88)의 상류 측에는, 개폐 밸브(121)가 배치되어 있고, 필터(90)의 상류 측에는, 개폐 밸브(122)가 배치되어 있고, 필터(91)의 상류 측에는, 개폐 밸브(123)가 배치되어 있다. 이들 개폐 밸브(120, 121, 122, 123) 각각은, 제어 장치(30)에 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 제어 장치(30)는 개폐 밸브(120, 121, 122, 123) 각각을 동작시킴으로써, 기판 W 상에 순수 및/또는 약액을 공급한다.
보다 구체적으로는, 약액 공급 라인(80)은 필터(87) 및 개폐 밸브(120)가 설치된 제1 약액 분기 라인(80A)과, 필터(91) 및 개폐 밸브(123)가 설치된 제2 약액 분기 라인(80B)을 구비하고 있다. 마찬가지로, 순수 공급 라인(81)은 필터(90) 및 개폐 밸브(122)가 설치된 제1 순수 분기 라인(81A)과, 필터(88) 및 개폐 밸브(121)가 설치된 제2 순수 분기 라인(81B)을 구비하고 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 순수 공급 라인(81) 및 히터(51)에는, 순수 복귀 라인(83)이 접속되어 있다. 순수 복귀 라인(83)은 세정부(4)의 대기 시에, 순수 공급 라인(81)에 존재하는 순수의 온도 저하를 방지하기 위한 보온 수단으로서, 마련되어 있다. 순수 복귀 라인(83)을 마련함으로써, 순수 공급 라인(81)에 존재하는 순수의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 기판 W의 연마부(2)에서의 처리 중 등, 세정부(4)의 대기 중에는, 순수는, 순수 공급 라인(81) 및 순수 복귀 라인(83)을 통하여, 히터(51)로 되돌려진다. 결과적으로, 순수 공급 라인(81)을 흐르는 순수는, 일정 온도로 유지된다.
순수 복귀 라인(83)은 제1 순수 분기 라인(81A)에 접속되고, 또한 개폐 밸브(124)가 설치된 제1 복귀 분기 라인(83A)과, 제2 순수 분기 라인(81B)에 접속되고, 또한 개폐 밸브(125)가 설치된 제2 복귀 분기 라인(83B)을 구비하고 있다.
개폐 밸브(124, 125) 각각은, 제어 장치(30)에 전기적으로 접속되어 있다. 세정부(4)의 대기 시에는, 제어 장치(30)는 개폐 밸브(124, 125)를 열고, 개폐 밸브(120, 121, 122, 123)를 닫는다. 이러한 동작에 의해, 순수는, 순수 공급 라인(81) 및 순수 복귀 라인(83)과 히터(51) 사이를 순환한다. 결과적으로, 순환하는 순수는, 일정 온도로 유지된다. 세정부(4)의 운전 시에는, 제어 장치(30)는 개폐 밸브(124, 125)를 닫고, 개폐 밸브(120, 121, 122, 123)을 연다.
도 5는 기판 세정 시스템(50)의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에 있어서, 상술한 실시 형태와 동일 또는 상당하는 부재에는 동일 부호를 붙여 중복된 설명을 생략한다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 기판 세정 시스템(50)은 약액 공급 라인(80) 및 순수 공급 라인(81)을 덮는 단열 부재(100)를 구비해도 된다. 단열 부재(100)는 약액 공급 라인(80)을 흐르는 가열 약액 및 순수 공급 라인(81)을 흐르는 가열 순수의 온도 저하를 최소한으로 억제할 수 있고, 결과적으로, 가열 순수 및 가열 약액 각각은, 그 온도를 유지한 상태에서, 제1 세정 모듈(16) 및 제2 세정 모듈(18) 각각에 도달한다. 이와 같이, 단열 부재(100)를 마련함으로써, 히터(51)의 열효율을 높일 수 있다.
상술한 바와 같이, 가열 약액을 기판 W 상에 공급함으로써, 약액의 화학 작용이 촉진되어, 기판 W의 세정 효과를 높일 수 있다. 가열 약액을 기판 W의 전체에 균일하게 공급하기 위해, 가열 약액은, 회전하는 기판 W의 중심 상에 공급된다. 기판 W의 중심 상에 공급된 가열 약액에는, 회전하는 기판 W에 의한 원심력이 작용하여, 가열 약액은, 기판 W의 중심으로부터 기판 W의 주연부를 향하여, 기판 W의 반경 방향 외측으로 확산된다.
본 실시 형태에서는, 가열 약액의 공급 위치는 고정되어 있지만, 일 실시 형태에서는, 약액 공급 노즐(65)(및/또는 약액 공급 노즐(66))을 기판 W의 중심과 기판 W의 주연부 사이에서 요동시키면서, 가열 약액을 기판 W 상에 공급해도 된다.
따라서, 기판 W의 주연부에서의 가열 약액의 온도는 기판 W의 중심에서의 가열 약액의 온도보다도 낮아질 가능성이 있다. 결과적으로, 기판 W의 주연부의 세정 효과가 기판 W의 중심의 세정 효과보다도 낮아질 우려가 있다. 그래서, 제1 세정 모듈(16)(및 제2 세정 모듈(18))은 기판 W의 주연부에서의 가열 약액의 온도를 기판 W의 중심에서의 가열 약액의 온도와 동일한 온도로 유지하는 구성을 가져도 된다.
도 6은 기판 W의 주연부에 인접하여 배치된 히터(101)를 도시하는 도면이다. 도 6에 도시하는 실시 형태에서는, 제1 세정 모듈(16)에 마련된 히터(101)에 대하여 설명하지만, 히터(101)는 제2 세정 모듈(18)에 마련되어도 된다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 세정 모듈(16)은 기판 W의 주연부에 인접하여 배치된 히터(101)를 구비해도 된다.
히터(101)는 기판 W의 주연부에 존재하는 가열 약액(및 가열 순수)을 가열하기 위한 가열 장치이다. 히터(101)는 기판 W의 주연부에서의 가열 약액(및 가열 순수)의 온도를 기판 W의 중심에서의 가열 약액(가열 순수)의 온도와 동일한 온도로 유지할 수 있다. 따라서, 기판 W의 주연부의 세정 효과를 향상시킬 수 있다.
도 7은 기판 W의 주연부에 인접하여 배치된 액 비산 방지 컵(102)을 도시하는 도면이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 세정 모듈(16)은 액 비산 방지 컵(102)의 내측에 배치된 히터(105)를 구비해도 된다. 액 비산 방지 컵(102)은 기판 W로부터 비산된 액체를 받아내어, 액체의 비산을 방지하기 위한 부재이다.
히터(105)는 액 비산 방지 컵(102)의 내주면에 첩부되어 있고, 기판 W를 둘러싸고 있다. 액 비산 방지 컵(102)에 마련된 히터(105)는 기판 W의 주연부에서의 가열 약액(및 가열 순수)의 온도를 기판 W의 중심에서의 가열 약액(가열 순수)의 온도와 동일한 온도로 유지할 수 있다. 따라서, 기판 W의 주연부의 세정 효과를 향상시킬 수 있다.
도 8은 약액 공급 노즐(65)(및 순수 공급 노즐(67))의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 약액 공급 노즐(65)(및 순수 공급 노즐(67))은 기판 보유 지지 장치(60)에 보유 지지된 기판 W의 중심으로부터 기판 W의 주연부에 걸쳐서, 가열된 희석 약액을 공급하는 방사 노즐이어도 된다. 방사 노즐은 기판 W의 면 상의 스프레이 패턴의 단면이 거의 원 형상, 타원 형상, 편평 형상과 같은 면적을 갖는 노즐인 것이 바람직하다. 예를 들어, 방사 노즐의 일례로서, 부채형 노즐 또는 원추형 노즐을 들 수 있다.
방사 노즐인 약액 공급 노즐(65)은 기판 W의 중심으로부터 기판 W의 주연부에 걸쳐서, 약액을 균일하게 공급할 수 있다. 따라서, 약액 공급 노즐(65)은 기판 W의 주연부에서의 가열 약액(및 가열 순수)의 온도를 기판 W의 중심에서의 가열 약액(가열 순수)의 온도와 동일한 온도로 유지할 수 있다. 이에 의해, 기판 W의 세정 대상면의 온도를 동일한 온도로 유지할 수 있다.
일 실시 형태에서는, 약액 공급 노즐(66)(및 순수 공급 노즐(68))이 방사 노즐이어도 된다. 또한, 제2 세정 모듈(18)에 마련된 약액 공급 노즐(75, 76) 및 순수 공급 노즐(77, 78)도 방사 노즐이어도 된다.
도 9는 약액 공급 노즐(65)(및 순수 공급 노즐(67))의 또 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 약액 공급 노즐(65)(및 순수 공급 노즐(67))은 기판 보유 지지 장치(60)에 보유 지지된 기판 W의 중심을 향하여 희석 약액을 공급하는 제1 약액 공급 노즐(65A)(및 제1 순수 공급 노즐(67A))과, 기판 보유 지지 장치(60)에 보유 지지된 기판 W의 주연부를 향하여 희석 약액을 공급하는 제2 약액 공급 노즐(65B)(및 제2 순수 공급 노즐(67B))을 구비해도 된다.
일 실시 형태에서는, 도 8에 도시하는 실시 형태와 도 9에 도시하는 실시 형태를 조합해도 된다. 이 경우, 제1 약액 공급 노즐(65A)(및 제1 순수 공급 노즐(67A)) 및 제2 약액 공급 노즐(65B)(및 제2 순수 공급 노즐(67B)) 각각은, 방사 노즐이다.
도 10은 기판 세정 시스템(50) 및 건조 모듈(20)에 의한 일련의 세정·건조 시퀀스의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 10에 도시하는 실시 형태에서는, 제1 세정 모듈(16) 및 건조 모듈(20)에서 실행되는 세정·건조 시퀀스에 대하여 설명한다. 일 실시 형태에서는, 세정 시퀀스는 제2 세정 모듈(18) 및 건조 모듈(20)에서 실행되어도 된다.
일 실시 형태에서는, 세정·건조 시퀀스는 세정 모듈(16) 또는 세정 모듈(18)에 의한 단일 모듈(즉, 세정·건조 모듈)에서 실행되어도 된다. 이러한 구성에 의해, 반송 로봇(28)(도 1 참조)을 생략할 수 있기 때문에, 기판 처리 장치(1)의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
일 실시 형태에서는, 세정·건조 모듈은, 그 내부에 반송된 기판 W의 하방에 배치된 배기구를 구비하는 구성을 가져도 된다. 이러한 구성에 의해, 세정·건조 모듈은, 그 세정·건조 챔버 내에 다운플로우를 형성하여, 가온된 순수·약액의 증기(미스트)를 빠르게 배출할 수 있다. 결과적으로, 세정·건조 모듈은, 증기의, 기판 W에의 재부착을 방지할 수 있다.
도 10의 스텝 S101에 나타내는 바와 같이, 우선은, 가열 약액을 기판 W 상에 공급하여, 기판 W의 린스 세정을 실행하고, 그 후, 가열 약액의 공급을 계속한 채, 세정 부재(61, 62)로 기판 W를 스크럽한다(스텝 S102 참조). 그 후, 세정 부재(61, 62)를 기판 W로부터 이격하여, 다시, 기판 W의 린스 세정을 실행한다(스텝 S103 참조). 스텝 S103의 종료 후, 가열 약액의 공급을 정지하고, 또한 가열 순수의 공급을 개시하여, 기판 W의 린스 세정을 실행한다(스텝 S104 참조).
본 실시 형태에서는, 가열 순수를 공급하여, 기판 W의 린스 세정을 실행함으로써, 기판 W에 부착된 가열 약액을 빠르게 제거할 수 있기 때문에, 린스 세정 시간을 단축할 수 있다. 스텝 S104에 있어서 공급되는 가열 순수의 온도는, 스텝 S101에 있어서 공급되는 가열 약액의 온도보다도 높다. 가열 순수에 의한 기판 W의 린스 세정이 종료된 후, 기판 W를 건조 모듈(20)에 반송하여, 기판 W를 건조시킨다(스텝 S105 참조).
도 11은 제1 세정 모듈(16)에 의한 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2의 세정 공정을 도시하는 도면이다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 기판 W의 세정은, 다음과 같이 행해진다. 먼저, 반송 모듈(24)(도 1 참조)에서 대기 중인 기판 W를 제1 세정 모듈(16)에 반송한다. 일 실시 형태에서는, 반송 모듈(24)에서 대기 중인 기판 W에 대하여 가열 순수를 공급해도 된다. 이 경우, 반송 모듈(24)은 대기 중인 기판 W에 가열 순수를 공급하는 가열 순수 공급 노즐(도시 생략)을 구비하고 있다.
기판 보유 지지 장치(60)는 제1 세정 모듈(16)에 반송된 기판 W를 보유 지지하고, 이 상태에서, 기판 W의 회전이 개시된다(스텝 S201 참조). 그 후, 약액 공급 노즐(65, 66)을 통하여, 기판 W의 양면(즉, 표면 W1 및 이면 W2)에 대하여, 가열 약액의 공급을 개시한다(스텝 S202 참조). 스크럽 세정을 개시한 후에, 기판 W의 전체를 고르게 세정하기 위해서는, 기판 W의 중심부 영역 및 주연부 영역에 온도 차가 발생하기 어렵도록 예열해 두는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 기판 W의 표면 W1로의 약액 공급 및 기판 W의 이면 W2로의 약액 공급은, 동시에 행하는 것이 바람직하다.
가열 약액의 공급이 개시된 후, 세정 부재(61, 62)를 소정의 대기 위치로부터 소정의 처리 위치까지 이동시켜, 세정 부재(61, 62)를 기판 W의 양면에 접촉시킨다(스텝 S203 참조). 그 후, 기판 W에 대한 세정 부재(61, 62)의 스크럽을 개시하여(스텝 S204 참조), 기판 W의 스크럽 세정을 실행한다.
기판 W의 스크럽 세정이 종료된 후, 세정 부재(61, 62)를 기판 W로부터 이격시키고(스텝 S205 참조), 세정 부재(61, 62)를 대기 위치로 이동시킨다(스텝 S206 참조). 그 후, 가열 약액의 공급을 정지한다(스텝 S207 참조). 그 후, 가열 순수의 공급을 개시하여(스텝 S208 참조), 기판 W의 린스 세정을 실행한다. 스텝 S206, 스텝 S207, 및 스텝 S208은, 순차 행해도 되고, 또는 동시에 행해도 된다. 이들 스텝을 동시에 행하는 경우, 기판 세정 시스템(50)은 일련의 세정 시퀀스의 시간 단축을 실현할 수 있다.
기판 W의 린스 세정이 종료된 후, 가열 순수의 공급을 정지하고(스텝 S209 참조), 기판 W의 회전이 정지된다(스텝 S210 참조). 그 후, 기판 W는 건조 모듈(20)에 반송된다. 건조 모듈(20)에서는, 예를 들어, IPA 증기를 토출하는 노즐과 불활성 가스를 토출하는 노즐이 기판 W 상을 요동하는 암의 선단에 인접하여 마련되어 있다. 회전하는 기판 W 상에 IPA 증기를 공급함과 함께, 불활성 가스를 기판 W에 공급하면서, 상기 암을 기판 W 상에서 요동시켜 기판 W를 건조시키는 방법에 의해, 건조 모듈(20)에서 건조된다. 그 후, 건조된 기판 W는 로드 포트(12)로 되돌려진다.
도 12는 상술한 실시 형태에 관한 세정 모듈의 구성에 의한 세정 효과를 나타내는 도면이다. 도 12에서는, 연마 처리 직후의 슬러리 등의 파티클이 잔존하는 실리콘 산화막이 형성된 기판 W에 대하여 도 10에 도시하는 세정 시퀀스를 실행했을 때의, 실리콘 산화막의 표면의 결함 수(오염 입자 수)의 비교 결과가 나타내어져 있다.
비교예 1에서의 가열 약액의 온도는 22℃이다. 비교예 1에서는, 상온의 약액이 사용된다. 본 실시 형태에서의 가열 약액의 온도는 55℃이다. 본 실시 형태에서는, 상온보다도 높고, 또한 세정 부재(부호 생략)의 유리 전이점의 온도보다도 낮은 온도의 약액이 사용된다. 비교예 2에서의 가열 약액의 온도는 63℃이다. 비교예 2에서는, 세정 부재의 유리 전이점의 온도보다도 높은 온도의 약액이 사용된다.
도 12로부터 명백한 바와 같이, 본 실시 형태에서의 가열 약액을 사용한 경우, 기판 W 상에 존재하는 오염 입자 수는, 비교예 1에서의 오염 입자 수 및 비교예 2에서의 오염 입자 수에 비하여 매우 적다. 본 실시 형태에 따르면, 기판 세정 시스템(50)은 최적의 세정 효과를 얻을 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 세정 부재로서, 롤 세정 부재 및 펜슬 세정 부재를 예로 들어 설명했지만, 세정 부재는, 롤 세정 부재 및 펜슬 세정 부재 이외의 부재여도 된다. 일 실시 형태에서는, 세정 부재는, 버프 패드여도 된다.
도 13은 기판 세정 시스템(50)의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 동작은, 도 2를 참조하여 설명한 상기 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다.
기판 세정 시스템(50)은 순수를 가열하여 가열 순수를 생성하는 히터(51)와, 약액과 가열 순수를 혼합시켜 가열 약액을 생성하는 약액 희석 모듈(52)과, 기판을 세정하는 세정 모듈(16)을 구비하고 있다. 일 실시 형태에서는, 기판 세정 시스템(50)은 제1 세정 모듈(16)을 대신하여 제2 세정 모듈(18)(도 4 참조)을 구비하고 있어도 되고, 제1 세정 모듈(16) 및 제2 세정 모듈(18) 양쪽을 구비하고 있어도 된다.
기판 세정 시스템(50)은 약액 공급 노즐(65, 66)이 접속된 약액 공급 라인(80)과, 순수 공급 노즐(67, 68)이 접속된 순수 공급 라인(81) 및 상온 순수 공급 라인(81-2)과, 순수 공급 라인(81)으로부터 히터(51)로 순수를 순환시키는 순수 복귀 라인(83)을 더 구비하고 있다. 순수 공급 라인(81)은 히터(51)에 접속되어 있다. 순수 공급 라인(81)에는, 순수의 흐름 방향에 있어서 히터(51)의 하류 측에서, 접속 부재(82)에 의해 약액 공급 라인(80)이 접속되어 있다. 일 실시 형태에서는, 도 2를 참조하여 설명한 실시 형태와 마찬가지로, 기판 세정 시스템(50)은 상온 순수 공급 라인(81-2)을 구비하고 있지 않아도 된다. 또한, 도 2를 참조하여 설명한 실시 형태에, 상온 순수 공급 라인(81-2)을 구비하는 구성을 적용해도 된다.
제1 세정 모듈(16)은 세정 부재(61, 62)에 각각 연결된 내부 배관(63a, 64a)을 구비하고 있다. 내부 배관(63a, 64a)은 세정 부재(61, 62)의 내부에 각각 배치되어 있고, 세정 부재(61, 62)의 길이 방향(축방향)으로 연장되어 있다.
기판 세정 시스템(50)은 순수 공급 라인(81) 및 내부 배관(63a, 64a)에 접속된 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)을 더 구비하고 있다. 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)의 일단은 순수 공급 라인(81)에 접속되고, 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)의 타단은 도시하지 않은 로터리 커넥터를 통해 내부 배관(63a, 64a)에 각각 접속되어 있다. 순수 공급 라인(81)을 흐르는 가열 순수는, 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)을 통하여 내부 배관(63a, 64a)에 유입되고, 또한 내부 배관(63a, 64a)의 복수의 개구부로부터 세정 부재(61, 62)의 내부로 직접 공급된다. 가열 순수는, 세정 부재(61, 62)의 전체에 침투하여, 세정 부재(61, 62)와 접촉하고 있는 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2에 가열 순수가 공급된다. 본 실시 형태의 제1 세정 모듈(16)의 구성에 대해서는, 상세를 후술한다.
히터(51)는 그 내부에, 순수 공급 라인(81)을 흐르는 순수를 가열하는 히터 요소(54)와, 순수 공급 라인(81)을 흐르는 순수의 유량을 조정하는 유량 조정 장치(55)를 구비하고 있다. 히터 요소(54)는 일례로서 적외선 램프 히터이다. 유량 조정 장치(55)는 일례로서 다이어프램 펌프이다. 히터(51)는 순수 공급 라인(81)을 흐르는 순수를 소정의 온도까지 가열한다. 히터(51)에 의해 소정의 온도로 가열된 순수는, 순수 공급 라인(81)을 흐른다. 그 후, 가열 순수는, 순수 공급 라인(81)으로부터 분기하여, 약액 공급 라인(80) 및 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)을 흐른다.
약액 희석 모듈(52)은 약액 공급 라인(80)에 접속되어 있다. 약액 희석 모듈(52)은 약액 공급원(52a)과, 약액 공급원(52a) 및 약액 공급 라인(80)을 연결하는 약액 연결 라인(52b)을 구비하고 있다. 약액 희석 모듈(52)은 상온의 약액 원액과 가열 순수를 소정의 체적비로 혼합 희석함으로써, 가열 약액을 생성한다.
약액 공급 라인(80)은 가열 약액의 흐름 방향에 있어서 약액 희석 모듈(52)의 하류 측에서, 약액 공급 노즐(65, 66)에 접속되어 있다. 약액 공급 라인(80)에는, 개폐 밸브(120A, 120B)가 각각 배치되어 있다. 개폐 밸브(120A)는 약액 희석 모듈(52)과 약액 공급 노즐(65) 사이에 위치하고, 개폐 밸브(120B)는 약액 희석 모듈(52)과 약액 공급 노즐(66) 사이에 위치하고 있다.
가열 유체 이송 라인(111A, 111B)은 순수의 흐름 방향에 있어서 히터(51)의 하류 측에서, 순수 공급 라인(81)에 접속되어 있다. 상온 순수 공급 라인(81-2)은 순수의 흐름 방향에 있어서 히터(51)의 상류 측에서, 순수 공급 라인(81)에 접속되어 있다. 순수 공급 라인(81)에는, 각각 개폐 밸브(122A, 122B)가 배치되어 있다. 개폐 밸브(122A)는 히터(51)와 순수 공급 노즐(67) 사이에 위치하고, 개폐 밸브(122B)는 히터(51)와 순수 공급 노즐(68) 사이에 위치하고 있다. 상온 순수 공급 라인(81-2)에는, 각각 개폐 밸브(122C, 122D)가 배치되어 있다. 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)에는, 개폐 밸브(126A, 126B)가 각각 배치되어 있다. 개폐 밸브(126A, 126B)는 세정 부재(61, 62)와 순수 공급 라인(81) 사이에 위치하고 있다. 순수 복귀 라인(83)에는, 개폐 밸브(124)가 배치되어 있다. 순수 공급 라인(81)에는, 순수의 흐름 방향에 있어서 히터(51)의 상류 측에, 개폐 밸브(127)가 배치되어 있다.
개폐 밸브(120A, 120B, 122A, 122B, 122C, 122D, 124, 126A, 126B, 127) 각각은, 제어 장치(30)(도 1 참조)에 전기적으로 접속되어 있고, 제어 장치(30)로부터 발해지는 제어 신호에 기초하여 개폐 밸브(120A, 120B, 122A, 122B, 122C, 122D, 124, 126A, 126B, 127)의 개폐 조작을 행할 수 있다. 세정 대기 시에는, 제어 장치(30)는 개폐 밸브(124, 127)를 열고, 개폐 밸브(120A, 120B, 122A, 122B, 122C, 122D, 126A, 126B)를 닫는다. 이러한 동작에 의해, 순수는, 순수 공급 라인(81), 순수 복귀 라인(83), 및 히터(51)를 통하여 순환한다. 결과적으로, 가열 순수는 일정 온도로 유지된다.
제어 장치(30)는 개폐 밸브(120A, 120B, 122A, 122B, 122C, 122D) 각각을 동작시킴으로써, 기판 W 상에 순수 및/또는 가열 약액을 공급한다. 개폐 밸브(122A, 122B)를 열고, 개폐 밸브(122C, 122D)를 닫으면, 순수 공급 노즐(67, 68)에는 가열 순수가 공급된다. 개폐 밸브(122C, 122D)를 열고, 개폐 밸브(122A, 122B)를 닫으면, 순수 공급 노즐(67, 68)에는 상온의 순수가 공급된다. 이와 같이, 순수 공급 노즐(67, 68)로부터 기판 W 상으로, 가열 순수 또는 상온의 순수가 선택적으로 공급된다. 제어 장치(30)가 개폐 밸브(126A, 126B)를 열면, 가열 순수는 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)을 흘러서 내부 배관(63a, 64a)에 유입되고, 세정 부재(61, 62)를 통하여 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2에 가열 순수가 공급된다.
도 14는 기판 세정 시스템(50)의 또 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 동작은, 도 2 및 도 13을 참조하여 설명한 상기 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 도 13을 참조하여 설명한 실시 형태에서는, 가열 유체로서 가열 순수가 세정 부재(61, 62)에 공급되지만, 도 14에 도시하는 실시 형태에서는, 가열 유체로서 가열 약액이 세정 부재(61, 62)에 공급된다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 내부 배관(63a, 64a)에 접속된 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)은 약액 공급 라인(80)에 접속되어 있다. 제어 장치(30)가 개폐 밸브(126A, 126B)를 열면, 가열 약액은 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)을 흘러서 내부 배관(63a, 64a)에 유입된다. 가열 약액은, 또한 내부 배관(63a, 64a)의 복수의 개구부로부터 세정 부재(61, 62)의 내부로 직접 공급된다. 가열 약액은, 세정 부재(61, 62)의 전체에 침투하여, 세정 부재(61, 62)와 접촉하고 있는 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2에 가열 약액이 공급된다.
도 15는 기판 세정 시스템(50)의 또 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 동작은, 도 14를 참조하여 설명한 상기 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 도 15에 도시하는 실시 형태에서는, 히터(51)에 의해 약액을 직접 가열함으로써 가열 약액이 생성된다. 약액 공급 노즐(65, 66)이 접속된 약액 공급 라인(80)에는, 약액 공급원(52a)으로부터 약액이 공급되고 있다. 히터(51)는 약액 공급 라인(80)에 접속되어 있고, 약액 공급 라인(80)을 흐르는 약액을 소정의 온도까지 가열한다. 히터(51)에 의해 소정의 온도로 가열된 가열 약액은 약액 공급 라인(80)을 흐른다. 그 후, 가열 약액은 약액 공급 라인(80)으로부터 분기하여, 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)을 흐른다.
순수 공급 라인(81)에는 순수가 흐르고 있고, 순수 공급 노즐(67, 68)이 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 순수 공급 노즐(67, 68)로부터 상온의 순수가 공급되지만, 순수 공급 라인(81)에도 히터를 구비하여 가열 순수를 생성하고, 순수 공급 노즐(67, 68)로부터 가열 순수를 공급해도 된다. 혹은, 도 13을 참조하여 설명한 실시 형태와 마찬가지로, 순수 공급 노즐(67, 68)로부터 가열 순수 또는 상온의 순수가 선택적으로 공급되는 구성으로 해도 된다. 또한, 도 2를 참조하여 설명한 실시 형태에, 히터(51)에 의해 약액을 직접 가열함으로써 가열 약액이 생성되는 상기 구성을 적용해도 된다.
도 16은 기판 세정 시스템(50)의 또 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 동작은, 도 2 및 도 14를 참조하여 설명한 상기 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 도 16에 도시하는 실시 형태에서는, 내부 배관(63a, 64a)은 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)을 통해 순수 공급 라인(81) 및 약액 공급 라인(80) 양쪽에 연결되어 있다. 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)과 순수 공급 라인(81) 사이에는 제1 전환 밸브(129)가 배치되어 있고, 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)과 약액 공급 라인(80) 사이에는 제2 전환 밸브(130)가 배치되어 있다. 제1 전환 밸브(129) 및 제2 전환 밸브(130)는 제어 장치(30)(도 1 참조)에 전기적으로 접속되어 있고, 제어 장치(30)에 의해 제1 전환 밸브(129) 및 제2 전환 밸브(130)의 개폐 동작이 제어된다.
제1 전환 밸브(129)를 열고, 제2 전환 밸브(130)를 닫으면, 순수 공급 라인(81)은 제1 전환 밸브(129) 및 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)을 통하여 내부 배관(63a, 64a)에 연통한다. 따라서, 가열 순수는 순수 공급 라인(81)으로부터 제1 전환 밸브(129) 및 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)을 통하여 내부 배관(63a, 64a)으로 흐른다. 제2 전환 밸브(130)를 열고, 제1 전환 밸브(129)를 닫으면, 약액 공급 라인(80)은 제2 전환 밸브(130) 및 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)을 통하여 내부 배관(63a, 64a)에 연통한다. 따라서, 가열 약액은 약액 공급 라인(80)으로부터 제2 전환 밸브(130) 및 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)을 통하여 내부 배관(63a, 64a)으로 흐른다. 이와 같이, 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)에 접속된 내부 배관(63a, 64a)은 순수 공급 라인(81) 또는 약액 공급 라인(80)에 선택적으로 연통한다.
도 17은 도 13 내지 도 16에 도시하는 제1 세정 모듈(16)의 일 실시 형태를 도시하는 사시도이고, 도 18은 도 17에 도시하는 제1 세정 모듈(16)의 일부를 도시하는 단면도이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 동작은, 도 3을 참조하여 설명한 상기 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 제1 세정 모듈(16)은 기판 W를 보유 지지하여 회전시키는 롤러(60a 내지 60d)와, 기판 W를 스크럽하는 세정 부재(61, 62)와, 세정 부재(61, 62)를 회전시키는 회전 기구(69)와, 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2를 향하여, 가열 약액을 공급하는 약액 공급 노즐(65, 66)과, 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2를 향하여, 가열 순수를 공급하는 순수 공급 노즐(67, 68)을 구비하고 있다.
롤러(60a 내지 60d)는 도시하지 않은 구동 기구(예를 들어, 에어 실린더)에 의해 서로 근접 및 이격하는 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 롤러(60a 내지 60d)는 보유 지지부(60a-1 내지 60d-1)와, 견부(지지부)(60a-2 내지 60d-2)로 이루어지는 2단 구조로 되어 있다. 견부(60a-2 내지 60d-2)의 직경은, 보유 지지부(60a-1 내지 60d-1)의 직경보다도 크고, 견부(60a-2 내지 60d-2) 위에 보유 지지부(60a-1 내지 60d-1)가 각각 위치하고 있다.
기판 W를 보유 지지할 때는, 기판 W는, 먼저 견부(60a-2 내지 60d-2) 위에 적재된다. 다음으로, 롤러(60a 내지 60d)가 서로 근접하는 방향으로 이동함으로써, 기판 W의 주연부는 보유 지지부(60a-1 내지 60d-1)에 의해 보유 지지된다. 롤러(60a 내지 60d) 중 적어도 하나는, 도시하지 않은 회전 기구(예를 들어, 스핀들)에 의해 회전하도록 구성되고, 이에 의해 기판 W는 롤러(60a 내지 60d)에 보유 지지된 상태에서 회전한다.
도 18에 도시하는 바와 같이, 견부(60a-2 내지 60d-2)의 상면은, 외측을 향하여 하방으로 경사진 테이퍼 형상을 갖고 있어, 보유 지지부(60a-1 내지 60d-1)로 보유 지지되어 있는 동안, 기판 W는 견부(60a-2 내지 60d-2)와 비접촉의 상태가 유지된다.
도 17로 되돌아가서, 약액 공급 노즐(65)은 기판 W의 표면 W1을 향하여, 희석 약액을 공급하는 표면측 약액 공급 노즐이다. 약액 공급 노즐(66)은 기판 W의 이면 W2를 향하여, 희석 약액을 공급하는 이면측 약액 공급 노즐이다. 마찬가지로, 순수 공급 노즐(67)은 기판 W의 표면 W1을 향하여, 순수를 공급하는 표면측 순수 공급 노즐이다. 순수 공급 노즐(68)은 기판 W의 이면 W2를 향하여, 순수를 공급하는 이면측 순수 공급 노즐이다.
각 세정 부재(61, 62)는 원통 형상을 갖고, 또한 길이 방향의 길이가 기판 W의 직경보다도 긴 스펀지 부재이다. 각 세정 부재(61, 62)는 그 중심축의 방향이 기판 W의 면(즉, 표면 W1 및 이면 W2)에 대하여 평행하게 배치되어 있다. 이하, 세정 부재(61)를 상측 롤 세정 부재(61)라고 칭하는 경우가 있고, 세정 부재(62)를 하측 롤 세정 부재(62)라고 칭하는 경우가 있다.
기판 W의 반입 반출 시에는, 상측 롤 세정 부재(61) 및 하측 롤 세정 부재(62)는 서로 이격되어 있다. 기판 W의 세정 시에는, 상측 롤 세정 부재(61) 및 하측 롤 세정 부재(62)는 서로 근접하는 방향으로 이동하여, 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2에 접촉한다. 상측 롤 세정 부재(61) 및 하측 롤 세정 부재(62) 각각은, 회전 기구(69)에 의해 회전하여, 회전하고 있는 기판 W의 전체 면을 스크럽한다(스크럽 세정).
회전 기구(69)는 상측 세정 부재 회전 기구(69A)와, 하측 세정 부재 회전 기구(69B)와, 가이드 레일(69C)과, 승강 기구(69D)를 구비하고 있다. 상측 세정 부재 회전 기구(69A)는 그 상하 방향의 움직임을 결정짓는 가이드 레일(69C)에 설치됨과 함께, 승강 기구(69D)에 지지되어 있다. 상측 롤 세정 부재(61)는 승강 기구(69D)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하다. 승강 기구(69D)는 일례로서, 볼 나사를 사용한 모터 구동 기구 또는 에어 실린더이다. 하측 세정 부재 회전 기구(69B)도 마찬가지로, 도시하지 않은 가이드 레일 및 승강 기구에 지지되어 있고, 하측 롤 세정 부재(62)는 상하 방향으로 이동 가능하다.
도 18에 도시하는 바와 같이, 제1 세정 모듈(16)은 세정 부재(61, 62)의 내부에 배치된 샤프트(63, 64)를 구비하고 있다. 샤프트(63)는 세정 부재(61)의 회전축이고, 샤프트(64)는 세정 부재(62)의 회전축이다. 샤프트(63)는 복수의 개구부(63b)를 갖는 내부 배관(63a)을 구비하고 있고, 샤프트(64)는 복수의 개구부(64b)를 갖는 내부 배관(64a)을 구비하고 있다. 내부 배관(63a, 64a)에는, 가열 순수 또는 가열 약액으로 이루어지는 가열 유체가 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)으로부터 공급된다(도 13 내지 도 16 참조).
복수의 개구부(63b, 64b)는 각각 내부 배관(63a, 64a)의 외주면 전체에 배열되어, 내부 배관(63a, 64a)의 내부와 연통하고 있다. 내부 배관(63a, 64a)은 기판 W의 직경보다도 길고, 복수의 개구부(63b, 64b)는 기판 W를 가로지르도록 배열되어 있다. 개구부(63b, 64b)는 세정 부재(61, 62)에 대향하고 있다. 보다 구체적으로는, 개구부(63b, 64b)는 세정 부재(61, 62)의 내면에 대향하고 있다. 따라서, 가열 유체 이송 라인(111A, 111B)을 통하여 공급된 가열 순수 또는 가열 약액으로 이루어지는 가열 유체는, 내부 배관(63a, 64a)에 유입된 후, 개구부(63b, 64b)로부터 세정 부재(61, 62)의 내부로 직접 공급된다. 가열 유체는, 세정 부재(61, 62)의 전체에 침투하고, 또한 세정 부재(61, 62)의 외측으로 스며 나와서 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2의 전체에 공급된다.
본 실시 형태에 따르면, 가열 유체가 직접 공급된 세정 부재(61, 62)는 기판 W의 중앙부뿐만 아니라 주연부에도 접촉하고 있기 때문에, 기판 W의 회전 운동에 수반되는 냉각 작용에 의해 기판 W의 주연부에서의 액온이 낮아지지 않아, 제1 세정 모듈(16)은 원하는 온도에서 기판 W의 스크럽 세정을 행할 수 있다. 따라서, 세정 처리 중의 기판 W의 전체 면에서의 액온의 균일성을 향상시킬 수 있어, 입자상 오염, 분자상 오염 및 금속 원소 오염에 대하여 안정된 제거 효과가 얻어진다.
도 19는 제2 세정 모듈(18)의 다른 실시 형태를 도시하는 사시도이고, 도 20은 도 19에서 도시하는 제2 세정 모듈(18)의 일부를 도시하는 단면도이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 동작은, 도 4 및 도 13을 참조하여 설명한 상기 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도면의 간략화를 위해, 도 13에 도시하는 각 밸브의 도시는 생략되어 있다.
도 19에 도시하는 바와 같이, 제2 세정 모듈(18)은 기판 W를 보유 지지하여 회전시키는 기판 보유 지지 장치(74)와, 기판 W를 스크럽하는 세정 부재(71)와, 세정 부재(71)와 연결된 암(73)과, 세정 부재(71)를 이동시키는 이동 기구(79)와, 기판 W의 표면 W1을 향하여 가열 약액을 공급하는 약액 공급 노즐(75)과, 기판 W의 표면 W1을 향하여 가열 순수를 공급하는 순수 공급 노즐(77)을 구비하고 있다. 도 19에는 도시하지 않지만, 기판 W의 이면 W2를 향하여 가열 약액 및 가열 순수를 공급하는 노즐을 구비해도 된다.
기판 보유 지지 장치(74)는 기판 W의 주연부를 보유 지지하는 척(95a 내지 95d)과, 척(95a 내지 95d)에 연결된 모터(96)를 구비하고 있다. 척(95a 내지 95d)은 일례로서, 스프링식의 클램프 기구를 들 수 있다. 척(95a 내지 95d)은 기판 W를 보유 지지하고, 모터(96)를 구동시킴으로써, 기판 W는 그 축심을 중심으로 회전된다.
세정 부재(71)는 펜슬 형상을 갖고, 또한 세정 부재(71)의 중심축의 주위로 회전하면서, 기판 W의 표면 W1에 접촉하여, 기판 W를 스크럽하는 스펀지 부재이다. 이하, 세정 부재(71)를 펜슬 세정 부재(71)라고 칭하는 경우가 있다. 펜슬 세정 부재(71)는 상부에서 내부 배관(72)과 접속되어 있고, 내부 배관(72)은 가열 유체 이송 라인(111)과 접속되어 있다. 가열 유체 이송 라인(111)은 순수 공급 라인(81)에 접속되어 있다. 일 실시 형태에서는, 가열 유체 이송 라인(111)은 도 14 및 도 15에 도시하는 실시 형태에서 설명한 바와 같이 약액 공급 라인(80)에 접속되어 있어도 되고, 또는 도 16에 도시하는 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 가열 유체 이송 라인(111)은 순수 공급 라인(81) 및 약액 공급 라인(80) 양쪽에 접속되어도 된다.
암(73)은 기판 W의 상방에 배치되어 있고, 이동 기구(79)와 연결되어 있다. 이동 기구(79)는 선회 축(79A)과, 세정 부재 이동 기구(79B)를 구비하고 있다. 암(73)의 일단은, 선회 축(79A)과 연결되어 있고, 암(73)의 타단에는 펜슬 세정 부재(71)가 연결되어 있다. 펜슬 세정 부재(71)의 중심축의 방향은, 기판 W의 표면 W1(또는 이면 W2)에 대하여 수직이다.
선회 축(79A)은 암(73)을 선회시키는 세정 부재 이동 기구(79B)가 연결되어 있다. 세정 부재 이동 기구(79B)는 선회 축(79A)을 소정의 각도 회전시킴으로써, 암(73)을 기판 W와 평행한 평면 내에서 선회시키도록 구성되어 있다. 세정 부재(71)는 암(73)의 선회에 의해 기판 W의 반경 방향으로 이동한다. 선회 축(79A)은 승강 기구(도시 생략)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하고, 세정 부재(71)를 소정의 압력으로 기판 W의 표면 W1에 압박 접촉시켜 기판 W를 스크럽한다(스크럽 세정). 승강 기구의 일례로서, 볼 나사를 사용한 모터 구동 기구 또는 에어 실린더를 들 수 있다. 일 실시 형태에서는, 이동 기구(79)는 도 4를 참조하여 설명한 요동 기구의 동작과 마찬가지여도 된다.
도 20에 도시하는 바와 같이, 펜슬 세정 부재(71)는 기판 W에 대하여 수직 방향 즉 연직 방향으로 연장되는 지지 샤프트(73A)의 하단에 고정되어 있다. 지지 샤프트(73A)는 중공 구조로 되어 있고, 암(73)의 내부에 마련된 세정 부재 회전 기구(73B)에 연결되어 있다. 펜슬 세정 부재(71)는 세정 부재 회전 기구(73B)에 의해 지지 샤프트(73A)를 축으로 하여 회전하고, 암(73)의 선회에 의해 기판 W의 반경 방향으로 이동함으로써, 회전하고 있는 기판 W의 표면 W1을 스크럽한다.
펜슬 세정 부재(71)는 지지 샤프트(73A)의 내부를 관통하여 연장되는 내부 배관(72)과 연결되어 있다. 내부 배관(72)의 일단은, 가열 유체 이송 라인(111)에 접속되고, 내부 배관(72)의 타단은 펜슬 세정 부재(71)의 상부에 접속되어 있다. 내부 배관(72)은 펜슬 세정 부재(71)의 상부에 대향하는 개구부(72a)를 갖고 있다. 가열 유체로서의 가열 순수는, 내부 배관(72)의 개구부(72a)를 통하여 펜슬 세정 부재(71)에 직접 공급된다.
가열 순수는, 펜슬 세정 부재(71)의 전체에 침투하고, 또한 펜슬 세정 부재(71)의 외측으로 스며 나와서 기판 W의 표면 W1에 공급된다. 일 실시 형태에서는, 가열 유체 이송 라인(111)은 약액 공급 라인(80)(도 19 참조)과 접속되고, 가열 약액이 내부 배관(72)을 통하여 펜슬 세정 부재(71)에 직접 공급되어도 된다.
본 실시 형태에 따르면, 가열 순수 또는 가열 약액이 직접 공급된 펜슬 세정 부재(71)는 기판 W의 중앙부뿐만 아니라 주연부에도 접촉하기 때문에, 기판 W의 회전 운동에 수반되는 냉각 작용에 의해 기판 W의 주연부 부근의 액온이 낮아지지 않아, 원하는 온도를 유지한 채 스크럽 세정을 행할 수 있다. 따라서, 제2 세정 모듈(18)은 세정 처리 중의 기판 W의 전체 면에서의 액온의 균일성을 향상시킬 수 있어, 입자상 오염, 분자상 오염 및 금속 원소 오염에 대하여 안정된 제거 효과가 얻어진다.
도 21은 도 13에 도시하는 제1 세정 모듈(16)에 의한 기판 W의 세정 시퀀스의 일 실시 형태를 나타내는 흐름도이다. 제1 세정 모듈(16)은 기판 W의 처리가 실행되지 않는 대기 상태에 있어서, 미리 히터(51)가 운전되어, 순수 공급 라인(81) 내의 가열 순수의 온도가 60℃로 유지되어 있다. 약액 공급 라인(80) 내에는, 약액 희석 모듈(52)에 의해 상온의 약액 원액과 가열 순수를 소정의 체적비로 혼합 희석된 가열 약액의 온도가 54℃로 유지되어 있다.
먼저, 약액 공급 노즐(65, 66)에 접속된 개폐 밸브(120A, 120B) 및 순수 공급 노즐(67, 68)에 접속된 개폐 밸브(122A, 122B)를 닫고, 내부 배관(63a, 64a)에 접속된 개폐 밸브(126A, 126B)를 연다(스텝 S301 참조). 가열 순수는, 내부 배관(63a, 64a)을 통하여 세정 부재(61, 62)에 공급되어 외측으로 스며 나오고 있기 때문에, 세정 부재(61, 62)는 청정하고 가온된 상태로 되어 있다. 기판의 세정 처리 중, 항상 개폐 밸브(126A, 126B)는 열려 있다(즉 가열 순수는 세정 부재(61, 62)에 계속 공급된다).
기판 W가 제1 세정 모듈(16)에 반송되어, 기판 W의 주연부가 견부(60a-2 내지 60d-2) 위에 적재된다. 롤러(60a 내지 60d)가 기판 W의 중심부에 근접하는 방향으로 이동함으로써, 보유 지지부(60a-1 내지 60d-1)가 기판 W를 보유 지지한다. 롤러(60a 내지 60d)가 회전하면, 기판 W의 회전을 개시한다(스텝 S302 참조).
개폐 밸브(122A, 122B)를 열어, 순수 공급 노즐(67, 68)로부터 기판 W의 양면(즉, 표면 W1 및 이면 W2)으로 가열 순수의 공급을 개시한다(스텝 S303 참조). 개폐 밸브(122A)를 닫아, 순수 공급 노즐(67)로부터 기판 W의 표면 W1로의 가열 순수의 공급을 정지한다(스텝 S304 참조). 개폐 밸브(120A, 120B)를 열어 약액 공급 노즐(65, 66)로부터 기판 W의 양면에 대하여 가열 약액의 공급을 개시한다(스텝 S305 참조). 제1 세정 모듈(16)에 반송된 기판 W는 상온이기 때문에, 스텝 S303에 있어서 가열 순수를 공급하여 기판 W의 표면 온도를 미리 높임으로써, 스텝 S305에 있어서 가열 약액을 공급했을 때 약액 온도의 저하를 방지할 수 있다.
승강 기구(69D) 및 도시하지 않은 승강 기구에 의해, 세정 부재(61, 62)를 소정의 대기 위치로부터 소정의 처리 위치까지 이동시켜, 회전 기구(69A, 69B)에 의해 세정 부재(61, 62)를 회전시킨 상태에서, 세정 부재(61, 62)를 기판 W의 양면에 압박 접촉시켜 기판 W의 스크럽 세정을 개시한다(스텝 S306 참조). 이때, 세정 부재(61, 62)와 접촉한 기판 W의 표면 W1 및 이면 W2에 세정 부재(61, 62)를 통해 가열 순수가 공급되기 때문에, 제1 세정 모듈(16)은 기판 W의 주연부에서의 액온을 유지한 채 스크럽 세정할 수 있다.
소정의 시간이 경과한 후, 승강 기구(69D) 및 도시하지 않은 승강 기구에 의해, 세정 부재(61, 62)를 기판 W의 표면 W1과 이면 W2로부터 이격시켜 스크럽 세정을 종료한다(스텝 S307 참조). 그 후, 개폐 밸브(120A, 120B)를 닫아 약액 공급 노즐(65, 66)로부터 기판 W의 양면으로의 가열 약액의 공급을 정지한다(스텝 S308 참조). 개폐 밸브(122A)를 열어, 순수 공급 노즐(67)로부터 기판 W의 표면 W1로의 가열 순수의 공급을 다시 개시한다(스텝 S309 참조). 그 후, 개폐 밸브(122A, 122B)를 닫아, 순수 공급 노즐(67, 68)로부터 기판 W의 양면으로의 가열 순수의 공급을 정지한다(스텝 S310 참조). 또한, 스텝 309에 있어서, 개폐 밸브(122A 대신에 122C)를 열어, 순수 공급 노즐(67)로부터 상온의 순수를 기판 W의 표면 W1로 공급해도 된다.
롤러(60a 내지 60d)의 회전을 정지시켜, 기판 W의 회전을 정지한다(스텝 S311 참조). 롤러(60a 내지 60d)가 기판 W의 중심으로부터 이격되는 방향으로 이동함으로써, 보유 지지부(60a-1 내지 60d-1)가 기판 W로부터 이격되고, 기판 W의 주연부는 견부(60a-2 내지 60d-2) 위에 다시 적재된다. 그 후, 세정된 기판 W는, 도시하지 않은 반송 로봇에 의해 제1 세정 모듈(16)로부터 취출된다. 개폐 밸브(126A, 126B)는 열린 상태로 유지되어 있고, 세정 부재(61, 62)는 항상 청정하고 가온된 상태로 유지되어 있다.
상기 실시 형태에서는, 세정 부재(61, 62)에 가열 유체로서 가열 순수를 공급했지만, 일 실시 형태에서는, 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한 실시 형태와 같이 세정 부재(61, 62)에 가열 유체로서 가열 약액을 공급해도 된다. 또한, 다른 실시 형태에서는, 기판 W의 스크럽 중에는 가열 유체로서 가열 약액을 세정 부재(61, 62)에 공급하고, 기판 W의 스크럽 후에 가열 유체로서 가열 순수를 세정 부재(61, 62)에 공급해도 된다. 예를 들어, 기판 W의 양면에 약액 공급 노즐(65, 66)로부터 약액을 공급하고 있는 공정(스텝 S305 내지 S308 참조)에서는, 세정 부재(61, 62)에 가열 약액을 공급하고, 그 이외의 공정에서는, 세정 부재(61, 62)에 가열 순수를 공급해도 된다.
설명을 생략하지만, 도 19를 참조하여 설명한 제2 세정 모듈(18)도, 도 21에서 도시한 세정 시퀀스와 기본적으로 동일한 세정 시퀀스에 따라 기판 W의 스크럽을 실시한다.
도 22는 기판 세정 시스템의 일 실시 형태에 의한 기판 W의 표면 W1에서의 액온 균일성의 효과를 나타내는 도면이다. 구체적으로는, 도 21에서 도시한 세정 시퀀스의 실행 중에, 기판 W의 표면 W1의 중심부 및 주연부에서의 액온의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 측정 방법은, 예를 들어, 서모그래피 카메라를 사용한 복사열의 계측이다.
비교예 1은 개폐 밸브(120A, 120B)를 열어 약액 공급 노즐(65, 66)로부터 가열 약액을 공급하고, 개폐 밸브(122B)를 열어 순수 공급 노즐(68)로부터 가열 순수를 공급하고, 개폐 밸브(122A, 126A, 126B)는 닫은 상태에서의 측정 결과를 나타낸다. 즉, 세정 부재(61, 62)에는 가열 유체가 공급되고 있지 않다.
비교예 2는 개폐 밸브(120A, 120B)를 열어 약액 공급 노즐(65, 66)로부터 가열 약액을 공급하고, 개폐 밸브(122B)를 열어 순수 공급 노즐(68)로부터 가열 순수를 공급하고, 개폐 밸브(122A)를 닫은 상태에서, 또한 내부 배관(63a, 64a)으로부터 가열되어 있지 않은 순수를 공급한 상태에서의 측정 결과를 나타낸다. 즉, 세정 부재(61, 62)에는 상온의 순수가 공급되고 있다.
실시예는, 개폐 밸브(120A, 120B)를 열어 약액 공급 노즐(65, 66)로부터 가열 약액을 공급하고, 개폐 밸브(122B)를 열어 순수 공급 노즐(68)로부터 가열 순수를 공급하고, 개폐 밸브(122A)를 닫은 상태에서, 또한 내부 배관(63a, 64a)으로부터 가열 순수를 공급한 상태에서의 측정 결과를 나타낸다. 즉, 세정 부재(61, 62)에는 가열 순수가 공급되고 있다.
도 22로부터 명백한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서 세정 부재(61, 62)로부터 가열 순수를 공급한 경우, 기판 W의 표면 W1에 있어서, 가열 순수의 온도인 60℃로부터 액온의 저하를 억제할 수 있었다. 또한 기판 W의 중심부와 주연부 간의 온도 차도 작게 억제되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 제1 세정 모듈(16)은 기판 W의 온도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 기판 W의 전체 면에 있어서 액온의 균일성을 향상시킬 수 있어, 기판 W의 오염에 대하여 안정된 제거 효과를 얻을 수 있다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있을 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이고, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명은 기재된 실시 형태에 한정되지는 않고, 특허 청구 범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해야 한다.
본 발명은 기판을 세정하는 기판 세정 시스템 및 기판 세정 방법에 이용 가능하다.
1: 기판 처리 장치
2: 연마부
4: 세정부
10: 하우징
12: 로드 포트
14A 내지 14D: 연마 모듈
16: 제1 세정 모듈
18: 제2 세정 모듈
20: 건조 모듈
22: 제1 반송 로봇
24: 반송 모듈
26: 제2 반송 로봇
28: 제3 반송 로봇
30: 제어 장치
30a: 기억 장치
30b: 처리 장치
50: 기판 세정 시스템
51: 히터
52: 약액 희석 모듈
52a: 약액 공급원
52b: 약액 연결 라인
54: 히터 요소
55: 유량 조정 장치
60: 기판 보유 지지 장치
60a 내지 60d: 롤러
60a-1 내지 60d-1: 보유 지지부
60a-2 내지 60d-2: 견부(지지부)
61, 62: 세정 부재(롤 세정 부재)
63, 64: 샤프트
63a, 64a: 내부 배관
63b, 64b: 개구부
65, 66: 약액 공급 노즐
65A: 제1 약액 공급 노즐
65B: 제2 약액 공급 노즐
67, 68: 순수 공급 노즐
67A: 제1 순수 공급 노즐
67B: 제2 순수 공급 노즐
69: 회전 기구
69A: 상측 세정 부재 회전 기구
69B: 하측 세정 부재 회전 기구
69C: 가이드 레일
69D: 승강 기구
71: 세정 부재(펜슬 세정 부재)
72: 내부 배관
73: 암
73A: 지지 샤프트
73B: 세정 부재 회전 기구
74: 기판 보유 지지 장치
75, 76: 약액 공급 노즐
77, 78: 순수 공급 노즐
79: 요동 기구(이동 기구)
79A: 선회 축
79B: 세정 부재 이동 기구
80: 약액 공급 라인
80A: 제1 약액 분기 라인
80B: 제2 약액 분기 라인
81: 순수 공급 라인
81A: 제1 순수 분기 라인
81B: 제2 순수 분기 라인
81-2: 상온 순수 공급 라인
82: 접속 부재
83: 순수 복귀 라인
83A: 제1 복귀 분기 라인
83B: 제2 복귀 분기 라인
84: 유량 센서
85: 온도 센서
86, 87, 88, 90, 91: 필터
95a 내지 95d: 척
96: 모터
100: 단열 부재
101: 히터
102: 액 비산 방지 컵
105: 히터
111, 111A, 111B: 가열 유체 이송 라인
120, 120A, 120B, 121, 122, 122A, 122B, 122C, 122D, 123, 124, 125, 126A, 126B, 127: 개폐 밸브
129: 제1 전환 밸브
130: 제2 전환 밸브
W: 기판
W1: 표면
W2: 이면

Claims (35)

  1. 순수를 가열하는 히터와,
    약액과 상기 히터로 가열된 순수를 소정의 체적비로 혼합시키는 약액 희석 모듈과,
    기판을 세정하는 세정 모듈을 구비하고,
    상기 세정 모듈은,
    상기 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지 장치와,
    상기 기판에 접촉하여, 상기 기판을 스크럽하는 세정 부재와,
    상기 기판을 향하여, 소정의 온도로 결정된 약액을 공급하는 약액 공급 노즐과,
    상기 기판을 향하여, 가열된 순수를 공급하는 순수 공급 노즐을 구비하고,
    상기 약액 희석 모듈에서 혼합된 희석 약액의 온도는, 상온보다도 높은 온도이며, 또한 상기 세정 부재의 유리 전이점보다도 낮은 온도로 결정되고,
    상기 세정 부재는, 상기 결정된 온도를 갖는 희석 약액이 상기 기판에 공급된 상태에서, 상기 기판을 스크럽하는, 기판 세정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 세정 시스템은,
    상기 약액 공급 노즐이 접속된 약액 공급 라인과,
    상기 순수 공급 노즐이 접속된 순수 공급 라인을 구비하고 있고,
    상기 히터는, 상기 순수 공급 라인에 접속되어 있고, 또한 순수의 흐름 방향에 있어서, 상기 약액 공급 라인을 상기 순수 공급 라인에 접속하는 접속 부재의 상류 측에 배치되어 있는, 기판 세정 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 순수 공급 노즐로부터 공급되는 순수의 온도는, 상기 약액 공급 노즐로부터 공급되는 희석 약액의 온도보다도 높은, 기판 세정 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 모듈은,
    상기 약액 공급 노즐에 인접하여 배치되고, 또한 상기 약액 공급 라인을 흐르는 이물을 포착하는 제1 필터와,
    상기 순수 공급 노즐에 인접하여 배치되고, 또한 상기 순수 공급 라인을 흐르는 이물을 포착하는 제2 필터를 구비하고 있는, 기판 세정 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 약액 공급 노즐은, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 주연부에 걸쳐서, 희석 약액을 공급하는 방사 노즐인, 기판 세정 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 약액 공급 노즐은,
    상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 중심을 향하여, 희석 약액을 공급하는 제1 약액 공급 노즐과,
    상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 주연부를 향하여, 희석 약액을 공급하는 제2 약액 공급 노즐을 구비하고 있는, 기판 세정 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 약액 공급 노즐은,
    상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 표면을 향하여, 희석 약액을 공급하는 표면측 약액 공급 노즐과,
    상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 이면을 향하여, 희석 약액을 공급하는 이면측 약액 공급 노즐을 구비하고 있는, 기판 세정 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 모듈은, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 주연부에 인접하여 배치된 가열 장치를 구비하고 있고,
    상기 가열 장치는, 상기 기판의 주연부에 존재하는 희석 약액을 가열하는, 기판 세정 시스템.
  9. 약액과 순수를 소정의 체적비로 혼합하는 약액 희석 모듈과,
    기판에 접촉하는 세정 부재와, 상기 약액 희석 모듈을 통하여 공급되는 희석 약액을 사용하여 기판을 세정하는 세정 모듈과,
    상기 희석 약액의 유량을 조정하는 유량 조정 장치와,
    상기 약액, 상기 순수, 및 상기 희석 약액 중 적어도 하나를 가열하는 히터와,
    상기 희석 약액이 상기 세정 모듈에 공급될 때, 상기 희석 약액의 온도가 상온보다도 높고, 또한 상기 세정 부재의 유리 전이점보다도 낮아지도록, 상기 히터 및 상기 유량 조정 장치를 제어하는 제어 장치를 구비한, 기판 세정 시스템.
  10. 히터로 순수를 가열하고,
    약액과 상기 히터로 가열된 순수를 소정의 체적비로 혼합시키고,
    상기 혼합된 희석 약액의 온도를, 상온보다도 높은 온도이며, 또한 기판을 스크럽하는 세정 부재의 유리 전이점보다도 낮은 온도로 결정하고,
    약액 공급 노즐을 통하여, 소정의 온도로 결정된 희석 약액을, 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판에 공급하고,
    순수 공급 노즐을 통하여, 상기 히터로 가열된 순수를, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판에 공급하고,
    상기 세정 부재에 의해, 상기 결정된 온도를 갖는 희석 약액이 상기 기판에 공급된 상태에서, 상기 기판을 스크럽하는, 기판 세정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 히터에 의해, 상기 순수 공급 노즐이 접속된 순수 공급 라인을 흐르는 순수를 가열하고,
    순수의 흐름 방향에 있어서, 상기 히터의 하류 측의 위치에서 상기 순수 공급 라인에 접속된 약액 공급 라인을 흐르는 순수에 약액을 혼합하는, 기판 세정 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 순수 공급 노즐로부터 공급되는 순수의 온도는, 상기 약액 공급 노즐로부터 공급되는 희석 약액의 온도보다도 높은, 기판 세정 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 약액 공급 노즐에 인접하여 배치된 제1 필터에 의해, 상기 약액 공급 라인을 흐르는 이물을 포착하고,
    상기 순수 공급 노즐에 인접하여 배치된 제2 필터에 의해, 상기 순수 공급 라인을 흐르는 이물을 포착하는, 기판 세정 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 중심으로부터 상기 기판의 주연부에 걸쳐서, 희석 약액을 공급하는 방사 노즐인 상기 약액 공급 노즐을 사용하여, 희석 약액을 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판에 공급하는, 기판 세정 방법.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 중심을 향하여, 희석 약액을 공급하는 제1 약액 공급 노즐과, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 주연부를 향하여, 희석 약액을 공급하는 제2 약액 공급 노즐을 구비한 상기 약액 공급 노즐을 사용하여, 희석 약액을 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판에 공급하는, 기판 세정 방법.
  16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 표면을 향하여, 희석 약액을 공급하는 표면측 약액 공급 노즐과, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 이면을 향하여, 희석 약액을 공급하는 이면측 약액 공급 노즐을 구비한 상기 약액 공급 노즐을 사용하여, 희석 약액을 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판에 공급하는, 기판 세정 방법.
  17. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판의 주연부에 인접하여 배치된 가열 장치를 사용하여, 상기 기판의 주연부에 존재하는 희석 약액을 가열하는, 기판 세정 방법.
  18. 순수를 가열하여 가열 순수를 생성하는 히터와,
    약액과 상기 가열 순수를 혼합시켜 가열 약액을 생성하는 약액 희석 모듈과,
    기판을 세정하는 세정 모듈을 구비하고,
    상기 세정 모듈은,
    상기 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지 장치와,
    상기 기판에 접촉하여, 상기 기판을 스크럽하는 세정 부재와,
    상기 기판에 상기 가열 약액을 공급하는 약액 공급 노즐과,
    상기 기판에 순수를 공급하는 순수 공급 노즐과,
    상기 세정 부재에 연결되어, 상기 가열 순수 또는 상기 가열 약액 중 어느 것인 가열 유체를 상기 세정 부재에 공급하는 내부 배관을 구비하고,
    상기 내부 배관은, 상기 히터 및 상기 약액 희석 모듈 중 적어도 한쪽에 연통하고 있는, 기판 세정 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 내부 배관은, 상기 세정 부재 내에 배치되어 있고, 상기 세정 부재의 길이 방향으로 연장되어 있는, 기판 세정 시스템.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 내부 배관은, 상기 세정 부재에 대향하는 적어도 하나의 개구부를 갖고 있는, 기판 세정 시스템.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 세정 시스템은,
    상기 약액 공급 노즐이 접속된 약액 공급 라인과,
    상기 순수 공급 노즐이 접속된 순수 공급 라인과,
    상기 내부 배관에 접속된 가열 유체 이송 라인을 더 구비하고 있고,
    상기 히터는, 상기 순수 공급 라인에 접속되어 있고,
    상기 가열 유체 이송 라인은, 상기 순수 공급 라인 및 상기 약액 공급 라인 중 적어도 한쪽에 연결되어 있는, 기판 세정 시스템.
  22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 부재는, 원통 형상을 갖는 롤 세정 부재이고, 또한 상기 세정 부재의 길이 방향의 길이가 상기 기판의 직경보다도 긴, 기판 세정 시스템.
  23. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 부재는, 펜슬 형상을 갖는 펜슬 세정 부재이고,
    상기 내부 배관은, 상기 펜슬 세정 부재의 상부와 접속되어 있는, 기판 세정 시스템.
  24. 약액을 가열하여 가열 약액을 생성하는 히터와,
    기판을 세정하는 세정 모듈을 구비하고,
    상기 세정 모듈은,
    상기 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지 장치와,
    상기 기판에 접촉하여, 상기 기판을 스크럽하는 세정 부재와,
    상기 기판에 상기 가열 약액을 공급하는 약액 공급 노즐과,
    상기 기판에 순수를 공급하는 순수 공급 노즐과,
    상기 세정 부재에 연결되어, 상기 가열 약액을 상기 세정 부재에 공급하는 내부 배관을 구비하고,
    상기 내부 배관은, 상기 히터에 연통하고 있는, 기판 세정 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 내부 배관은, 상기 세정 부재 내에 배치되어 있고, 상기 세정 부재의 길이 방향으로 연장되어 있는, 기판 세정 시스템.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 내부 배관은, 상기 세정 부재에 대향하는 적어도 하나의 개구부를 갖고 있는, 기판 세정 시스템.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 세정 시스템은,
    상기 약액 공급 노즐이 접속된 약액 공급 라인과,
    상기 순수 공급 노즐이 접속된 순수 공급 라인과,
    상기 내부 배관에 접속된 가열 유체 이송 라인을 더 구비하고 있고,
    상기 히터는, 상기 약액 공급 라인에 접속되어 있고,
    상기 가열 유체 이송 라인은, 상기 약액 공급 라인에 연결되어 있는, 기판 세정 시스템.
  28. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 부재는, 원통 형상을 갖는 롤 세정 부재이고, 또한 상기 세정 부재의 길이 방향의 길이가 상기 기판의 직경보다도 긴, 기판 세정 시스템.
  29. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 부재는, 펜슬 형상을 갖는 펜슬 세정 부재이고,
    상기 내부 배관은, 상기 펜슬 세정 부재의 상부와 접속되어 있는, 기판 세정 시스템.
  30. 히터로 순수를 가열하여 가열 순수를 생성하고,
    약액과 상기 가열 순수를 혼합시켜 가열 약액을 생성하고,
    세정 부재에 연결된 내부 배관을 통하여, 상기 가열 순수 또는 상기 가열 약액 중 어느 것인 가열 유체를 상기 세정 부재에 공급하고,
    상기 가열 약액을 약액 공급 노즐로부터 상기 기판으로 공급하면서, 상기 가열 유체가 상기 내부 배관을 통하여 상기 세정 부재에 공급된 상태에서, 상기 세정 부재에 의해 상기 기판을 스크럽하는, 기판 세정 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 기판의 스크럽 공정에 있어서, 상기 가열 유체가 침투한 상기 세정 부재를 상기 기판의 중앙부 및 주연부에 접촉시켜, 상기 가열 유체를 상기 세정 부재를 통하여 상기 기판의 중앙부 및 주연부에 공급하는, 기판 세정 방법.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서,
    상기 기판의 스크럽 후, 순수 공급 노즐로부터 순수를 상기 기판으로 공급하는 공정을 더 포함하는, 기판 세정 방법.
  33. 히터로 약액을 가열하여 가열 약액을 생성하고,
    세정 부재에 연결된 내부 배관을 통하여, 상기 가열 약액을 상기 세정 부재에 공급하고,
    상기 가열 약액을 약액 공급 노즐로부터 상기 기판으로 공급하면서, 상기 가열 약액이 상기 내부 배관을 통하여 상기 세정 부재에 공급된 상태에서, 상기 세정 부재에 의해 상기 기판을 스크럽하는, 기판 세정 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 기판의 스크럽 공정에 있어서, 상기 가열 약액이 침투한 상기 세정 부재를 상기 기판의 중앙부 및 주연부에 접촉시켜, 상기 가열 약액을 상기 세정 부재를 통하여 상기 기판의 중앙부 및 주연부에 공급하는, 기판 세정 방법.
  35. 제33항 또는 제34항에 있어서,
    상기 기판의 스크럽 후, 순수 공급 노즐로부터 순수를 상기 기판으로 공급하는 공정을 더 포함하는, 기판 세정 방법.
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