KR20020044536A - 매엽식 기판세정방법 및 매엽식 기판세정장치 - Google Patents

매엽식 기판세정방법 및 매엽식 기판세정장치 Download PDF

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Abstract

밀폐된 세정실내에서 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로 액체세정하는 매엽식(枚葉式)기판세정에 있어서의 건조공정에 있어서, 웨이퍼의 표면에 산화방지용의 불활성기체를 공급하면서, 이 웨이퍼를 고속으로 회전지지하여 스핀건조함과 동시에, 상기 웨이퍼표면에의 불활성기체의 공급량을 웨이퍼표면의 중심부보다도 외측 주변부분에 있어서 많이 되도록 설정하고, 매엽식액체세정의 이점을 살리면서도 더욱이 웨이퍼의 표면의 산화를 유효하게 방지한다.

Description

매엽식 기판세정방법 및 매엽식 기판세정장치{SINGLE PEACE TYPE SUBSTRATE CLEANING METHOD AND CLEANING APPARATUS OF THE SAME}
본 발명은, 매엽식 기판세정방법 및 매엽식 기판세정장치에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 반도체나 전자부품 등의 디바이스제조공정에 있어서, 반도체웨이퍼 등을 1매씩 액체세정 처리하기 위한 매엽식 액체세정기술에 관한 것이다.
반도체웨이퍼(이하, 간단히 웨이퍼라고 함)등을 액체세정하는 방법으로서는, 종래, 복수의 세정탱크가 연속해서 배열되어 이루어지는 액체벤치(wet bench)형의 세정탱크에 대하여, 캐리어카세트에 수납한 복수매의 웨이퍼를, 또는 캐리어카세트를 생략하여 직접 복수매의 웨이퍼를 반송장치에 의해 차례로 침지시켜 처리하는, 이른바 배치(batch)식 액체세정이 주류였으나, 반도체장치도 서브마이크론 시대를 맞이하여, 이와 같은 장치구조의 미세화, 고집적화에 수반하여, 웨이퍼의 표면에도 극히 높은 청정도가 요구되고 있는 작금에 있어서, 보다 높은 청정도의 요구를 만족시키는 액체세정기술로서, 밀폐된 세정하우징 내에서 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로 액체세정하는, 이른바, 매엽식 액체세정이 개발 제안되기에 이르렀다.
이 매엽식 액체세정에 있어서는, 입자의 재부착 등도 없이 높은 청정도 분위기에서의 세정을 고정밀도로 실시할 수 있으며, 더욱이 장치의 구성이 단순하고 콤팩트하여 다품종 소량생산에도 유효하게 대응할 수 있다는 이점이 있다.
그런데 이 매엽식 액체세정에 있어서는 웨이퍼의 표면에 대한 각종이 약액에의한 세정처리가 미리 정해진 순서로 행해지는 동시에, 마지막에 웨이퍼를 고속회전시키는 스핀건조등에 의해 웨이퍼이 건조처리가 행해지는 바, 이 건조처리시에 있어서, 약액의 종류에 따라서는 밀폐된 세정실내의 건조분위기중에 산소가 잔존하고 있으며, 이 때문에 웨이퍼의 표면이 산화하기 쉽다는 문제가 있으므로, 더 한층의 개량이 요망되고 있다.
본 발명은, 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 밀폐된 세정실내에서 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로 액체세정하는 매엽식액체세정의 이점을 살리면서도, 더욱이 웨이퍼의 표면의 산화도 유효하게 방지할 수 있는 매엽식 기판세정방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적으로 하는 바는 상기 매엽식 기판세정방법을 실시할 수 있는 구성을 구비한 매역식 기판세정장치를 제공하는 것에 있다.
도 1은, 본 발명의 1실시형태에 관련된 매엽식 기판세정장치의 내부구성을 나타내는 정면 단면도.
도 2는, 상기 기판세정장치에 있어서의 기판회전부와 불활성기체공급부와의 배치관계를 단면으로 나타내는 확대정면도.
도 3은, 상기 기판회전부와 불활성기체공급부와의 건조공정에 있어서의 배치관계를 단면으로 나타내는 확대정면도.
도 4는, 상기 불활성기체공급부에 있어서의 기체분출부의 분사개구의 구체적구성을 나타낸 저면도.
도 5는, 상기 기판회전부의 기판지지부에 지지되는 웨이퍼표면의 주위분위기의 일반상태에 있어서의 산소농도분포를 나타내는 선도면.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
W ; 웨이퍼 1 ; 건조용 밀폐공간
2 ; 기판회전부(기판회전수단) 3 ; 세정 챔버(chamber)
4 ; 약액공급부(약액공급수단)
5 ; 불활성기체공급부(불활성기체공급수단)
6 ; 제어부 10 ; 회전축
11 ; 기판지지부 12 ; 구동모터
15, 16, 17, 18 ; 원환 형상 처리탱크 25 ; 약액공급원
26 ; 분사노즐 27 ; 불활성기체 공급원
30 ; 기체분출부 31 ; 저판(底板)
32 ; 공급구 32a; 분사개구
35 ; 장애판부재
상기의, 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 매엽식 기판세정방법은, 밀폐된세정하우징 내에 있어서, 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로 액체세정하는 매엽식 기판세정방법으로서, 건조공정에 있어서, 웨이퍼의 표면에 산화방지용의 불활성기체를 공급하면서, 이 웨이퍼를 고속으로 회전지지하여 건조시킴과 동시에, 상기 웨이퍼표면에의 불활성기체의 공급량은, 웨이퍼 표면의 중심부보다도 외측 주변부분에 있어서 많게 되도록 설정하는 것을 특징으로 한다.
적합한 실시형태로서, 상기 웨이퍼표면주위에 건조용 밀폐공간을 형성하여, 이 건조용 밀폐공간내에 상기 불활성기체를 공급충만하도록 하고, 상기 불활성기체로서는 질소가스가 사용된다.
또, 본 발명의 매엽식 기판세정장치는, 상기 세정방법을 실시하는데 적합한 장치로서, 밀폐가능한 세정하우징 내에, 1매의 웨이퍼를 수평상태로 지지회전하는 기판회전수단과, 상기 기판회전수단의 외주부에, 기판회전수단에 회전지지되는 웨이퍼의 세정처리용 공간을 형성하는 세정챔버와, 상기 기판회전수단에 회전지지되는 웨이퍼의 표면에 세정액을 공급하는 약액공급수단과, 상기 기판회전수단에 회전지지되는 웨이퍼의 표면에 산화방지용의 불활성기체를 공급하는 불활성기체 공급수단을 구비하여 이루어지며, 이 불활성 기체공급수단의 공급구는, 상기 웨이퍼표면에의 불활성기체의 공급량이 웨이퍼표면의 중심부보다도 외측주변부분에 있어서 많게 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
적합한 실시형태로서, 상기 불활성기체공급수단은 상기 세정챔버와 협동하여, 상기 기판회전수단에 회전지지되는 웨이퍼표면주위에 건조용의 밀폐공간을 형성하는 원형상 뚜껑체의 상태로 된 기체분출부를구비하고, 이 기체분출부는 내부가불활성 기체공급원에 연통하는 편평한 중공형상으로 됨과 동시에, 그 평면 저부에 상기 공급구가 설치되어 있다.
또, 상기 기체분출부의 공급구의 구체적구조는 상기 기판회전수단에 회전지지되는 웨이표표면과 동심의 방사상으로 배열된 다수의 분사개구로 이루어지며, 이들분사개구의 합계개구면적은 상기 웨이퍼표면의 중심부보다도 외측주변부분으로 갈수록 크게 되도록 설정되어 있다.
일예로서 상기 분사개구의 개구면적은 상기 웨이퍼표면의 중심부보다도 외측주변부분으로 갈수록 크게 되도록, 혹은 상기 분사개구의 배설수는 상기 웨이퍼표면의 중심부보다도 외측주변부분으로 갈수록 크게 되도록 설정된다.
더욱이, 상기 기체분출부이 중공내부에 불활성기체의 상기 공급구 중앙부에의 직접적인 흐름을 저지하는 장애판부재가 개장되어 있다.
본 발명의 매엽식 기판세정에 있어서는, 밀폐된 세정하우징내에 있어서, 웨이퍼의 표면에 대한 작종의 약액에 의한 세정공정이 미리 정해진 순서로 행해지는 동시에, 마지막으로, 웨이퍼를 고속회전시키는 스핀건조등에 의해 웨이퍼의 건조처리가 행해지는 바, 이 건조공정에 있어서, 약액의 종류에 따라서는 밀폐된 세정실내의 건조분위기중에 산소가 잔존하고 있는 일이 있고, 이 잔존하는 산소에 의해 웨이퍼의 표면이 산화될 우려가 있다.
본 발명에 있어서는 이 점을 고려하여 웨이퍼의 표면에 산화방지용의 불활성기체를 공급하면서, 이 웨이퍼를 고속으로 지지회전하여 스핀건조하는 것으로 웨이퍼의 산화방지를 행한다.
이 경우, 웨이퍼의 산화정도는 웨이퍼표면의 주위분위기의 산소농도에 의존하는 바, 본 발명자들의 시험연구 결과, 이 웨이퍼표면의 주위분위기의 산소농도는일반상태에 있어서는 웨이퍼표면의 중심부보다도 외측주변부분으로 갈수록 높다는 것이 판명되었다.
이 웨이퍼표면의 산화방지의 실현을 위해서는 이 웨이퍼 표면주위의 산소농도를 0 내지 그것에 근접한 값으로 할 필요가 있으며, 이를 위해서는 세정하우징내에 불활성기체를 공급충만시켜서, 세정하우징의 전체를 퍼지하는 방법도 생각할 수 있지만, 이 방법으로는 사용하는 불활성기체의 필요량이 많고, 런닝코스트의 앙등을 초래하여 비경제적이다.
여기에서 본 발명에 있어서는 상기 웨이퍼표면으로의 불활성기체의 공급량을, 웨이퍼표면의 중심부보다도 외측주변부분에 있어서 많게 되도록 설정함으로써 불활성기체의 사용량을 가급적 적게 억제하면서, 산소농도를 0 내지 그것에 근접한 값으로 하여, 웨이퍼표면의 산화방지를 도모할 수 있다.
다시 이점에 대하여 상세히 설명하면, 밀폐된 세정하우징내에 있어서, 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로 액정세정하는 매엽식 기판세정에 있어서의 건조공정에 있어서, 웨이퍼의 표면에 산화방지용의 불활성기체를 공급하면서, 이 웨이퍼를 고속으로 지지회전시켜 스핀건조함과 동시에, 상기 웨이퍼표면으로의 불활성기체의 공급량을 웨이퍼표면의 중심부보다도 외측주변부분에 있어서 많게 되도록 설정하기 때문에, 매엽식 액정세정의 이점을 살리면서도, 더욱이 웨이퍼의 표면의 산화도 유효하게 방지할 수 있는 매엽식 기판세정기술을 제공할 수 있다.
즉, 매엽식 기판세정에 있어서는 밀폐된 세정하우징내에 있어서, 웨이퍼의 표면에 대한 각종의 약액에 의한 세정공정이 미리 정해진 순서로 행해짐과 동시에, 마지막에, 웨이퍼를 고속회전시키는 스핀건조등에 의해 웨이퍼의 건조처리를 행한 바, 이 건조공정에 있어서, 약액의 종류에 따라서는 밀폐된 세정실내의 건조분위기중에 산소가 잔존하고 있는 일이 있고, 이 잔존하는 산소에 의해 웨이퍼 표면이 산화될 우려가 있다.
본 발명에 있어서는 이점을 고려하여, 웨이퍼의 표면에 산화방지용의 불활성기체를 공급하면서, 이 웨이퍼를 고속으로 지지회전시켜 스핀건조하는 것에 의하여 웨이퍼의 산화방지를 도모할 수 있다.
특히 웨이퍼의 산화정도는 웨이퍼표면의 주위분위기의 산소농도에 의존하는 바, 본 발명에 있어서는 상기 웨이퍼 표면으로의 불활성기체의 공급량을, 웨이퍼표면의 중심부보다도 외측주변부분에 있어서 많게 되도록 설정함으로써, 불활성기체의 사용량을 가급적 적게 억제하면서, 산소농도를 0 내지 그것에 근접한 값으로 하여 웨이퍼표면의 산화방지를 도모할 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 따라서 상세히 설명한다,
본 발명에 관련되는 매엽식 기판세정장치가 도 1에 나타나 있으며, 이 기판세정장치는, 구체적으로는, 밀폐된 세정하우징(1)내에 있어서, 웨이퍼(W)를 1매씩 카세트레스로 액체세정을 하는 구조로 되며, 밀폐가 가능한 상기 세정하우징(1)내에, 1매의 웨이퍼(W)를 수평상태로 지지하여 회전하는기판회전부(기판회전수단)(2)와, 상대적으로 상하방향의 이동이 가능한 세정챔버(3)와, 세정액을 공급하는 약액공급부(약액공급수단)(4)와, 산화방지용 불활성기체를 공급하는 불활성기체공급부(불활성기체공급수단)(5)와, 이들의 구동부를 상호 연동시켜 제어하는 제어부(6)를 주요부로 하여 구성되어 있다.
세정하우징(1)은, 상부가 밀폐 가능한 세정처리용 공간으로 됨과 동시에, 하부가 상부공간 내에 배치되는 각종 장치의 구동부의 설치부로 되어 있다. 구체적으로는 도시하지 않았으나, 세정하우징(1)의 상부공간에는 개폐가능한 기판의 반입출구가 형성되어 있으며, 이 기판반입출구는, 그 폐쇄 시에 있어서 이 부위의 기밀성 및 수밀성이 확보되는 구조로 되어 있다.
기판회전부(2)는, 1매의 웨이퍼(W)를 스핀세정시 및 스핀건조시에 있어서 수평상태로 지지하면서 수평회전시키는 것으로서, 회전축(10)의 선단부분에 기판지지부(11)가 수평상태로 설치되어 지지됨과 동시에, 이 회전축(10)을 회전구동시키는 구동모터(12)를 구비하여 형성된다.
기판지지부(11) 및 회전축(10)은, 베어링지지통체(13)를 통해서, 세정하우징(1)의 중앙부에 수직기립상태로 회전가능하게 배치되어 있으며, 기판지지부(11)에 1매의 웨이퍼(W)를 수평상태로 지지하는 구성으로 되어 있다.
구체적으로는, 기판지지부(11)는 도2 및 도3에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 주연부를 재치 지지하는 웨이퍼재치부(14)를 구비하여 이루어진다.
이 웨이퍼재치부(14)는 도시하는 바와 같이 수평상태로 지지되며, 그 주연부가 경사져 외주로 갈수록 솟아오른 컵형상으로 됨과 동시에, 웨이퍼(W)의 주연부를지지하는 복수의 돌기부(14a)(14a),…를 구비하고 있다. 웨이퍼재치부(14)의 돌기부(14a)(14a)…는 서로 동일높이가 되도록 설정되어 있고, 이에 의해서, 웨이퍼(W)의 주연부를 수평상태로 지지한다.
또, 돌기부(14a)의 지지면은 구체적으로는 도시하지 않으나, 웨이퍼(W)의 주연부의 윤곽형상에 대응한 단면형상을 가지고 있으며, 이에 의해서, 웨이퍼(W)의 직사각형 단면의 주연부에 대하여, 그 주연각부를 점 접촉상태 또는 선 접촉상태로 맞접촉 지지하도록 형성되어 있다.
또, 회전축(10)은 축받이(13)을 통하여 기립형상으로 회전지지됨과 동시에, 그 하단부가 구동모터(12)에 벨트구동이 가능하게 접속되어 있다. 이 구동모터(12)의 구동에 의해 회전 구동되며, 상기 기판지지부(11)가 소정의 회전수를 가지고 회전되는 구성으로 되어 있다. 회전축(10)의 회전속도는, 예를 들면, 스핀세정처리 시에 있어서는 40∼50 r.p.m의 저속으로 설정됨과 동시에, 스핀건조시에 있어서는 약3000 r.p.m의 고속으로 설정되어 있다.
세정챔버(3)는 웨이퍼(W)를 세정처리하는 부위로, 그 내경치수가 후술하는 바와 같이, 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 세정처리용 공간을 형성한다.
세정챔버(3)는, 구체적으로는 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 그 내주부에 상하방향으로 배열된 복수단의 원환형상 처리탱크(15~18)를 구비함과 동시에, 상기 기판회전부(2)에 대하여 상하방향으로 승강동작가능한 구성으로 되어 있다.
도시하는 실시형태에 있어서는, 상기 원환형상의 처리탱크(15∼18)가, 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 지지된 웨이퍼(W)를 에워싸도록 동심형상으로, 또한 상하방향의 4단으로 배열되어 형성된다.
이들 원환형상의 처리탱크(15∼18)의 내경테두리는, 상기 기판회전부(2)의 기판지지부(11)의 외경테두리와 비접촉이며, 또한 이들 양 테두리의 사이에 형성되는 환상의 간극이,세정액등의 아래측으로 누설하는 것을 저지할 정도의 미소간격이 되도록 설정되어 있다.
또, 세정챔버(3)는, 도시하지 않는 승강가이드를 통해서 상하방향으로 수직승강이 가능하게 지지됨과 동시에, 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 대하여 소정의 스트로크 분만큼 승강동작하는 승강기구(20)를 구비하고 있다.
이 승강기구(20)는, 세정챔버(3)를 지지하는 지지프레임(21)을 승강 동작시키는 도시하지 않은 이송나사기구와, 이 이송나사기구를 회전구동시키는 구동모터(22)로 이루어진다.
그리고, 세정처리공정에 따라 후술하는 기판회전부(2)의 동작과 연동하는 구동모터(22)의 구동에 의해, 상기 이송나사기구를 통하여 세정챔버(3)가, 상하방향으로 소정의 스트로크씩 승강되어, 세정처리공정을 실시할 원환형상의 처리탱크(15∼18)의 어느 하나의 처리탱크가, 상기 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 지지된 웨이퍼(W)에 대하여, 그 높이방향의 위치가 선택적으로 위치결정된다.
또, 구체적으로는 도시하지 않으나, 4개의 원환형상의 처리탱크(15∼18)에는, 장치외부로 연이어 통하는 드레인부가 각각 설치되어 있다. 이 드레인부는, 각 처리탱크(15∼18)내의 약액 또는 불활성기체를 배출하는 것으로 세정처리가 행해질때만 개구하며, 다른 처리탱크에 있어서의 세정처리가 행해지고 있는 경우에는 폐쇄되는 구성으로 되어 있다.
약액공급부(4)는, 상기 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표면에 세정을 공급하므로, 세정하우징(1)내의 상부에 설치됨과 동시에, 세정하우징(1)의 외부에 설치된 약액공급원(25)에 연통 가능하게 되어 있다.
약액공급부(4)는, 구체적으로 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 지지된 웨이퍼(W)의 표면에 상측으로부터 세정액을 분사공급하는 분사노즐의 형태로 되어 있다.
이 약액공급부(4)는 세정하우징(1)의 상부에 있어서, 상향상태에서 수평으로 선회가능하게 설치됨과 동시에, 도시하지 않은 스윙용의 구동모터에 구동연결되어 있다.
그리고, 약액공급부(4)는 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 수평상태에서 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표면에 대하여, 그 외주로부터 중심에 걸쳐서 수평으로 선회하면서, 혹은 수평선회하여 정지후에 세정액을 분사공급하도록 구성되어 있다.
도시한 실시형태에 있어서는, 약액공급부(4)에는 공급할 세정액의 종류에 대응한 수의 노즐구가 설치되며, 구체적으로는 3개의 노즐구가 설치되어 있으며(도시생략), 각각 후술하는 APM액, 순수(純水), DHF액의 공급구로서의 기능을 한다.
또, 이 약액공급부(4)에 대응하여, 회전축(10)의 상단부에도 약액공급부(4)의 노즐구와 같은 수, 즉 3개의 노즐구(도시생략)를 갖는 분사노즐(26)이 개구되어 있으며, 웨이퍼(W)의 이면에 하측으로부터 세정액을 분사공급하는 구조로 되어 있다. 이 분사노즐(26)은 상기 분사노즐(4)과 동일하게, 회전축(1)의 내부배관을 통하여 상기 약액공급원(25)에 연통가능하게 되며, APM액, 순수, DHF액의 공급구로서 기능한다.
이에 의하여, 웨이퍼(W)는 그 표리면이 동시에 또는 선택적으로 세정가능하게 되어 있다.
불활성기체공급부(5)는 상기 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표면에 산화방지용의 불활성기체를 공급하는 것으로, 세정하우징(1)내의 상부에 설치됨과 동시에, 세정하우징(1)의 외부에 설치된 불활성기체공급원(27)에 연통가능하게 되어 있다. 도시한 실시형태에 있어서는, 불활성기체로서 N2가스(질소)가 사용되고 있다.
불활성기체공급부(5)는, 구체적으로는 도 3에 나타내는 바와 같이 세정챔버(3)와 협동하여, 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표면주위에 건조용 밀폐공간(A)을 형성하는 원형 덮개체의 형태로 된 기체분출부(30)를 구비한다.
이 기체분출부(30)의 외경 테두리는 도 3에 나타내는 바와 같이, 세정챔버(3)의 내경 테두리, 즉 최상단의 원환형상 처리탱크(18)의 외경 테두리와 밀접된 형상으로 끼워져 결합하도록 설계되어 있으며, 이에 의하여, 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표면주위에 필요최소한의 건조용 밀폐공간(A)을 형성한다.
이 기체분출부(30)는 내부가 연통배관(33)을 통하여 상기 불활성기체공급원(27)에 연통하는 편평한 중공형상으로 되며, 그 평면저부, 즉 평판형상의 저판(31)에 공급구(32)가 설치되어 있다.
이 공급구(32)는 구체적으로는 상기 기판회전부(2)에 회전지지되는 웨이퍼(W)의 표면과 동심의 방사상으로 배열된 다수의 분사개구(32a),(32a)…로 이루어지며(도 4참조), 상기 웨이퍼(W)의 표면에의 N2가스의 공급량이 웨이퍼(W)표면의 중심부보다 외측주변부분에 있어서 많아지도록 구성되어 있다. 공급구(32)가 이와 같은 구성DL 되는 것은 다음과 같은 이유에 의한다.
즉, 웨이퍼(W)의 산화정도가 웨이퍼(W)표면의 주위분위기의 산소농도에 의존하는 바, 본 발명자들의 시험연구의 결과, 이 웨이퍼(W)의 표면의 주위분위기의 산소농도는 일반상태에 있어서는, 도 5에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)표면의 중심부보다도 외측주변부분으로 갈수록 높다는 것이 판명되었다.
그리고, 이 웨이퍼(W)의 표면의 산화방지실현을 위해서는, 이 웨이퍼(W)의 표면의 산화농도를 0 내지 그것에 근접한 값으로 할 필요가 있으며, 이를 위해서는 세정하우징(1)내에 N2가스등의 불활성기체를 공급충만시켜서, 세정하우징(1)내 전체를 파지하는 방법도 생각할 수 있으나, 이 방법에서는 사용되는 불활성기체의 필요량이 많고, 런닝코스트의 앙등을 초래하며 비경제적이다.
그래서, 본 발명에 있어서는 상기 웨이퍼(W) 표면에의 불활성기체의 공급량을 웨이퍼(W) 표면의 중심부보다도 외측주변부분에 있어서 많아지도록 설정하는 것으로, 불활성기체의 사용량을 가급적 적게 억제하면서, 산소농도를 0 내지 그것에 근접한 값으로 하여, 웨이퍼(W)의 표면의 산화방지의 실현을 도모하는 것이다.
웨이퍼(W) 표면에의 불활성기체의 공급량을 상기와 같이 구성하는 구체적인 방법으로서, 상기 분사개구(32a),(32a) …의 합계 개구면적이, 상기 웨이퍼(W)의 표면의 중심부보다도 외측주변부분으로 감에 따라 크게 되도록 설정되어 있다.
도시하는 실시형태에 있어서는, 이들 분사개구(32a),(32a)…개구면적이, 웨이퍼(W) 표면의 중심부보다도 외측주변부분으로 감에 따라 크게 되도록 설정되며, 그 일례가 도 4 (a),(b),(c)에 나타나 있다.
즉, 도 4(a)에 나타나는 분사개구(32a),(32a) …는, 원환형상의 슬릿의 형태로 되며, 그 길이치수와 폭치수가 웨이퍼(W) 표면의 중심부보다도 외측주변부분에 감에 따라 크게 되도록 설정되어 있다.
또, 도 4(b)에 나타나는 분사개구(32a),(32a) …는, 방사방향으로 연장되는 슬릿형태로 되어 있으며, 그 폭치수가 웨이퍼(W) 표면의 중심부보다도 외측으로 감에 따라 크게 되도록 설정되어 있다.
또, 도 4(c)에 나타나는 분사개구(32a),(32a) …는, 소정간격을 가지고 원주방향으로 배열된 원형개구의 형태로 되며, 이 지름치수가 웨이퍼(W) 표면의 중심부보다도 외측주변부분으로 감에 따라 많게 되도록 설정되어 있다.
혹은, 도시하지 않으나, 분사개구(32a),(32a),…의 배설수가, 상기 웨이퍼(W)의 표면의 중심부보다도 외측주변부분으로 감에 따라 많게 되도록 설정하거나, 이와 같은 배설수와 도 4에 나타내는 바와 같은 개구면적의 구성과의 조합된구성으로 되어 있어도 좋다.
상술한 바와 같이 분사개구(32a),(32a) …의 배설수나 개구면적을 설정하는 것만으로도 불활성기체의 공급량을 억제할 수 있으나, 본 실시형태에 있어서는 이들의 구성에 더하여, 기체분출부(30)의 중공내부에 장애판부재(35)가 삽입장착되어 있다.
장애판부재(35)는 N2가스의 상기 공급구(32)의 중앙부로의 직접적인 흐름을 저지하는 것으로서, 기체분출부(30)의 저판(31)보다도 소경의 원판형상으로 되어 있다.
그리고, 연통배관(33)을 통하여 기체분출부(30)내에 공급되는 N2가스는 상기 장애판부재(35)의 상면을 따라 외주 테두리로 흐르고, 이 외주 테두리를 돌아 들어가서 상기 저판(31)의 공급구(32)에 도달하게 되며, 이에 의해 공급구(32)의 외주부분으로 보다 많은 양이 공급되게 된다.
따라서, 이 장애판부재(35)의 작용을 고려하면서, 공급구(32)를 구성하는 분사개구(32a),(32a) …의 배설수나 개구면적을 설정함으로써, N2가스의 사용량을 가급적 적게 억제하면서, 웨이퍼(W)의 표면의 주위분위기의 산소농도를 0으로 하기 위한 N2가스의 유량모델(도 2의 화살표 참조)이 설계된다.
또, 상기 기체분출부(30)는 상기 세정챔버(3)와 협동하는 사용위치, 즉, 도 3에 나타내는 높이위치와, 상기 약액공급부(4)와 간섭하지 않는 사용대기위치, 즉, 도 1에 나타내는 높이위치와의 사이에서 상하방향으로 이동가능하게 됨과 동시에,도시하지 않는 승강수단에 구동연결되어 있다.
약액공급원(25)은 분사노즐(4) 및 (26)에 세정용 약액을 공급하는 공급원으로, 도시한 실시형태에 있어서는 선택적으로, APM(NH4OH+H2O2+H2O)액에 의한 세정을 행하기 위한 구성과, DHF(HF+H2O)DOR에 의한 세정을 행하기 위한 구성을 구비하는 2약액시스템이며, 이에 대응하여 세정챔버(3)에 있어서의 처리탱크(15~18)는, 각각 최하단의 처리탱크(15)가 APM액에 의한 세정공정용, 그 위의 단의 처리탱크(16)가 DHF액에 의한 세정공정용, 그 위의 단의 처리탱크(17)의 순수에 의한 린스용 및 최상단의 처리탱크(18)가 스핀건조용으로 되어 있다.
이렇게 하여, 상기 구성으로 된 기판세정장치에 있어서는, 상기 세정챔버(3)의 상하방향으로의 승강에 의해, 기판회전부(2)의 기판지지부(11)에 지지된 웨이퍼(W)와 상기 챔버(3)의 처리탱크(15~18)의 어느 한 개와의 위치결정이 선택적으로 이루어짐과 동시에 기판회전부(2)에 의해 기판지지부(11)에 지지된 웨이퍼(W)가 소정의 회전속도를 가지고 수평회전된다.
그리고, 세정공정에 이러한 레시피를 선택하여 설정함으로써, i) APM+DHF+(O3+DIW)+DRY, ii) APM+DHF+DRY, iii) APM+DRY 및 DHF+DRY 등의 세정공정이 선택적으로 실행 가능하다.
제어부(6)는 상술한 기판세정장치, 10의 각 구성부를 상호 연동하여 구동제어하는 것으로, 이 제어부(6)에 의해 이하의 일련의 액체처리공정이 전자동으로 실행된다.
(1) 세정처리전의 웨이퍼(W)가 도시하지 않은 세정하우징(1)의 기판반압출구를 통하여 세정챔버(3)내의 기판지지부(11)상에 웨이퍼(W)가 반입되고, 세정챔버(3)가 밀폐되면, 세정챔버(3)의 승강동작에 의해 웨이퍼(W)가 세정챔버(3)내의 웨이퍼 세정처리위치에 위치결정된 후, 전술한 각종의 세정처리가 미리 정해진 순서로 실행한다.
(2) 예를들면, 상술한 ii)의 세정처리공정(APM+DHF+DRY)이라면, 세정챔버(3)의 승강위치결정에 의해 기판지지부(11)상의 웨이퍼(W)가, 먼저, 최하단의 처리탱크(15)에 위치결정 배치되고, 분사노즐(4)로부터 APM액이 공급됨과 동시에 기판회전부(2)에 의한 저속회전에 의해 스핀세정이 행해진다.
(3) 계속해서, 위로부터 2단째의 처리탱크(17)에 위치결정배치되어, 분사노즐(4)로부터 순수가 공급됨과 동시에, 기판회전부(2)에 의한 저속회전에 의해 린스가 행해진다.
(4) 다시, 위로부터 3단째의 처리탱크(16)에 위치결정배치되고, 분사노즐(4)로부터 DHF액이 공급됨과 동시에 기판회전부(2)에 의한 저속회전에 의해 스핀세정이 행해진다.
(5) 다시, 상기 처리탱크(17)에 위치결정 배치되어, 분사노즐(4)로부터 순수가 공급됨과 동시에 기판회전부(2)에 의한 저속회전에 의해 린스가 행해진다.
(6) 그리고 마지막에, 최상단의 처리탱크(18)에 위치결정배치되어, 기판회전부(2)에 의한 고속회전에 의해 스핀건조가 행해진다.
이 건조공정에 있어서는, 불활성기체공급부(5)의 기체분출부(30)는, 도 3에나타내는 위치까지 하강함으로써, 세정챔버(3)와 협동하여 건조용 밀폐공간(A)을 형성하고, 이 건조용밀폐공간(A)내에 N2가스가 공급충만하게 된다. 또, 이 경우의 웨이퍼(W)표면에의 N2가스의 공급량은 웨이퍼표면의 중심부보다도 외측 주변부분에 있어서 많게 되도록 설정되어 있다.
따라서, 건조용밀폐공간(A)내를 N2가스로 세정하고, 그대로 이 밀폐공간(A)내에 N2가스를 충만시킴으로써, 더욱이, 경우에 따라서는, 원환형상 처리탱크(18)의 드레인부로부터의 강제배기에 의해 건조용 밀폐공간(A)내에 불활성기체공급부(5)로부터 드레인부에 이르는 것과 같은 경로의 기류가 발생함으로써 웨이퍼(W)의 표면전체의 주위의 산소농도는 실질적으로 0 내지 그것에 근접한 값이 되며, 이 상태에서 스핀건조가 행해지게 된다.
(7) 기판세정장치에 있어서의 일련의 세정처리가 완료된 웨이퍼(W)는 다시 세정하우징(1)의 기판반입출구를 통하여 반출된다.
그리고, 이상과 같이 구성된 기판세정장치에 있어서는, 밀폐된 세정하우징(1)내 있어서, 웨이퍼(W) 표면에 대한 각종의 약액에 의한 세정공정이 미리 정해진 순서로 행해짐과 동시에, 마지막으로, 웨이퍼(W)를 고속회전시키는 스핀건조에 의해 웨이퍼(W)의 건조처리가 행해지는 바, 웨이퍼(W)의 표면에 산화방지용의 N2가스를 공급하면서, 이 웨이퍼(W)를 고속으로 지지회전하여 스핀건조하는 것으로 웨이퍼의 산화방지를 행한다.
이 경우, 웨이퍼(W) 표면에의 N2가스를 웨이퍼(W)표면의 중심부보다도 외측주변부분에 있어서 많게 되도록 설정함으로써, N2가스의 사용량을 가급적 적게 억제하면, 산소농도를 0 내지 그것에 근접한 값으로 하여, 웨이퍼(W)표면의 산화방지의 실현을 도모할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태는 어디까지나 본 발명의 가장 적합한 실시형태를 나타내는 것으로, 본 발명은 이것에 한정되지 않고 그 범위내에서 각종의 설계변경이 가능하다.
예를들면, 본 실시형태에 관계되는 기판세정장치는 본 장치 단독으로 사용은 물론, 로딩부, 언로딩부, 혹은 이재로봇등의 각종 장치를 구비한 기판세정시스템의 기본단위구성요소로서의 사용도 가능하다.
또, 본 실시형태에서 사용한 세정액(약액)은 어디까지나 일례로서, 예를들면, HPM(HCI+H2O2+H2O)나, SPM(H2SO4+H2O2+H2O)등 목적에 따라 다른 약액의 사용도 가능하다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 밀폐된 세정하우징내에 있어서, 웨이퍼를 1매씩 카세트레스로 액체세정하는 매엽식 기판세정에 있어서의 건조공정에서, 웨이퍼의 표면에 산화방지용 불활성기체를 공급하면서, 이 웨이퍼를 고속으로 지지회전시켜 스핀건조함과 동시에, 상기 웨이퍼표면으로의 불활성기체의 공급량을, 웨이퍼 표면의 중심부보다도 외측주변부분에서 많아지도록 설정하므로,매엽식 액체세정의 이점을 살리면서, 또한 웨이퍼 표면의 산화도 유효하게 방지할 수 있는 매엽식 기판세정기술을 제공할 수 있다.
즉, 매엽식 기판세정에 있어서는 밀폐된 세정하우징내에 있어서, 웨이퍼 표면에 대한 각종 약액에 의한 세정공정이 미리 정해진 순서로 행해짐과 동시에, 마지막으로, 웨이퍼를 고속회전시키는 스핀건조등에 의해 웨이퍼의 건조처리가 행해지는 바, 이 건조공정에 있어서, 약액의 종류에 따라 밀폐된 세정실내의 건조분위기중에 산소가 잔존하고 있는 일이 있으므로, 이 잔존하는 산소에 의해 웨이퍼 표면이 산화될 우려가 있다.
본 발명에 있어서는 이점을 고려하여, 웨이퍼의 표면에 산화방지용 불활성 기체를 공급하면서, 이 웨이퍼를 고속으로 지지회전시켜 스핀건조하는 것에 의해 웨이퍼의 산화방지를 도모할 수 있다.
특히, 웨이퍼의 산화정도는 웨이퍼 표면의 주위분위기의 산소농도에 의존하는 바, 본 발명에 있어서는 상기 웨이퍼 표면으로의 불활성기체의 공급량을 웨이퍼표면의 중심부보다 외측주변부분에서 많아지도록 설정하는 것에 의해 불활성기체의사용량을 가급적 적게 억제하면서, 산소농도를 0으로 하여 웨이퍼 표면의 산화방지의 실현을 도모할 수 있다.

Claims (14)

  1. 밀폐된 세정하우징 내에 있어서, 기판을 1매씩 카세트레스로 액체세정하는 매엽식 기판세정방법으로서, 건조공정에 있어서, 기판의 표면에 산화방지용의 불활성기체를 공급하면서, 이 기판을 고속으로 지지회전시켜 스핀건조함과 동시에, 상기 기판표면으로의 불활성기체의 공급량은, 기판표면의 중심부보다도 외측주변부분에 있어서 많아지도록 설정하는 것을 특징을 하는 매엽식 기판세정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 표면주위에 건조용밀폐공간을 형성하여, 이 건조용 밀폐공간내에 상기 불활성기체를 공급충만하도록 한 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 불활성기체가 질소가스인 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정방법.
  4. 밀폐된 세정하우징내에 있어서, 기판을 1매씩 카세트레스로 액체세정하는 매엽식 기판세정장치로서, 상기 세정하우징내에, 1매의 기판을 수평상태로 지지회전하는 기판회전수단과, 이 기판회전수단의 외주부에, 기판회전수단에 회전지지되는 기판의 세정처리용 공간을 형성하는 세정챔버와, 상기 기판회전수단에 회전지지되는 기판의 표면에 세정액을 공급하는 약액공급수단과, 상기 기판회전수단에 회전지지되는 기판의 표면에 산화방지용의 불활성기체를 공급하는 불활성기체 공급수단을 구비하여 이루어지며, 이 불활성기체 공급수단의 공급구는, 상기 기판표면으로의 불활성기체의 공급량이 기판표면의 중심부보다도 외측주변부분에 있어서 많아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  5. 제4항에 있어서
    상기 불활성기체 공급수단은, 상기 세정챔버와 협동하여, 상기 기판회전수단에 회전지지되는 기판표면주위에 건조용 밀폐공간을 형성하는 원형 덮개체의 형태로 된 기체분출부를 구비하고, 이 기체분출부는 내부가 불활성기체공급원에 연통하는 편평한 중공형상으로 됨과 동시에, 그 평면 저부에 상기 공급구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기체분출부의 공급구는 상기 기판회전수단에 회전지지되는 기판표면과 동심의 방사상으로 배치된 다수의 분사개구로 되며, 이들 분사개구의 합계 개구면적은 상기 기판표면의 중심부보다도 외측주변부분으로 감에 따라 크게 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분사개구의 개구면적은 상기 기판표면의 중심부보다도 외측주변부분으로 감에 따라 크게 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 분사개구의 배치수는, 상기 기판표면의 중심부보다도 외측주변부분으로 감에 따라 많게 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  9. 제5항 내지 제8항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체분출부의 중공내부에 불활성기체의 상기 공급구 중앙부로의 직접적인 흐름을 저지하는 장애판부재가 개장되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  10. 제5항 내지 제9항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체분출부는 상기 세정챔버와 협동하는 사용위치와, 상기 약액공급수단과 간섭하지 않는 사용대기위치와의 사이에서 이동가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  11. 제4항 내지 제10항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정챔버는 상기 기판회전수단에 대하여 상하방향으로 상대적으로 승강동작 가능하게 됨과 동시에, 이 세정챔버의 내주부에, 상기 세정처리용 공간을 형성하는 환상 세정탱크가, 상기 기판회전수단에 지지된 기판을 에워싸도록 동심형상으로, 또한 상하방향으로 복수단 배열되어 있으며, 세정처리공정에 따라, 이들 환상 세정탱크의 어느 하나가 상기 세정챔버의 상하방향으로의 승강동작에 의해, 상기 기판회전수단에 지지된 기판에 대응한 위치로 이동하여 위치결정되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  12. 제4항 내지 제11항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정챔버는 상기 환상처리탱크의 내경 테두리가, 상기 기판회전수단의 기판지지부의 외경 테두리와 비접촉이며, 또한 이들 양 테두리의 사이에 형성되는 환상의 간극이 세정액등의 하측으로의 누설을 저지할 정도의 미소간극이 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  13. 제4항 내지 제12항의 어느 한항에 있어서,
    상기 약액공급부는 상기 기판회전수단에 지지된 기판의 표면에 상측으로부터 세정액을 분사 공급하는 분사노즐의 형태로 되며, 이 분사노즐은 하향상태로 수평선회 가능하게 설치되어 이루어지며, 상기 기판회전수단에 수평상태로 회전지지되는 기판의 표면에 대하여, 그 외주로부터 중심에 걸쳐서 수평선회하면서, 혹은 수평선회하여 정지후에 세정액을 분사공급하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
  14. 제4항 내지 제13항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 불활성 기체가 질소가스인 것을 특징으로 하는 매엽식 기판세정장치.
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