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KR20110002419A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20110002419A
KR20110002419A KR1020100058177A KR20100058177A KR20110002419A KR 20110002419 A KR20110002419 A KR 20110002419A KR 1020100058177 A KR1020100058177 A KR 1020100058177A KR 20100058177 A KR20100058177 A KR 20100058177A KR 20110002419 A KR20110002419 A KR 20110002419A
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wafer
cleaning
substrate
liquid
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다카유키 도시마
가즈오 데라다
가즈유키 혼다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 작업 처리량의 향상에 공헌하며, 대기 분위기에 패턴을 노출시키지 않고 초임계 유체에 의한 처리를 행하는 것이 가능한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다.
기판 처리 장치의 세정조(21)는, 기판(W)을 수용하며, 세정액을 통류시켜 그 기판(W)을 세정하고, 처리 용기(22)는, 이 세정조(21)를 수용하며, 그 기판(W)에 대하여 초임계 유체에 의한 처리를 행한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 표면에 패턴이 형성된 반도체 웨이퍼 등 기판에 대하여 세정 처리 등의 액처리를 행한 후, 이 기판에 대하여 초임계 처리를 행하는 기술에 관한 것이다.
기판인 예컨대 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함) 표면에 집적 회로의 적층 구조를 형성하는 반도체 장치의 제조 공정 등에서는, 웨이퍼 표면의 미소한 먼지나 자연 산화막 등을 약액 등의 세정액에 의해 제거하는 세정 공정이 마련되어 있다.
이 세정 공정에 이용되는 기판 처리 장치 중 하나인 매엽식의 스핀 세정 장치는, 노즐을 이용하여 웨이퍼의 표면에 예컨대 알칼리성이나 산성의 세정액을 공급하면서 웨이퍼를 회전시킴으로써 웨이퍼 표면의 먼지나 자연 산화물 등을 제거한다. 이 경우에는 웨이퍼 표면에 남은 액체(세정액)는 예컨대 순수 등에 의한 린스 세정을 행한 후, 웨이퍼를 회전시키는 것에 의한 털기 건조 등에 의해서 제거된다.
그런데 반도체 장치의 고집적화에 따라, 이러한 액체 등을 제거하는 처리에서, 소위 패턴 붕괴(pattern collapse)의 문제가 커지고 있다. 패턴 붕괴는, 예컨대 웨이퍼 표면에 남은 액체를 건조시킬 때에, 패턴을 형성하는 요철의 예컨대 볼록부의 좌우에 남아 있는 액체가 불균일하게 건조되면, 이 볼록부를 좌우로 인장하는 표면 장력의 밸런스가 무너져 액체가 많이 남아 있는 방향으로 볼록부가 붕괴되는 현상이다.
이러한 패턴 붕괴를 억제하면서 웨이퍼 표면에 남은 액체를 제거하는 방법으로서 초임계 상태의 유체(초임계 유체)를 이용한 건조 방법이 알려져 있다. 초임계 유체는, 액체와 비교해서 점도가 작고, 또한 액체를 용해하는 능력도 높은데 더하여, 액체-기체 간의 계면이 존재하지 않는다. 그래서, 액체가 부착된 상태의 웨이퍼를 초임계 유체와 접촉시키고, 웨이퍼 표면의 액체를 초임계 유체에 용해시키면, 표면 장력의 영향을 받는 일 없이 액체를 건조시킬 수 있다.
여기서 특허문헌 1에는, 세정부에서 세정된 기판을 기판 반송 로보트에 의해 건조 장치 내에 반송하고, 이 건조 장치 내에서 기판을 초임계 유체와 접촉시켜 기판 표면에 부착되어 있는 세정액을 제거하는 기술이 기재되어 있다. 이 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 세정부와 건조 장치가 별개로 구성되어 있기 때문에, 이들 설비 간에서 기판을 반송하는 동작이 필요해져, 세정부 및 건조 장치를 구비한 기판의 처리 시스템 전체의 작업 처리량을 향상시키는데 있어서의 제약이 된다. 또한 예컨대 기판을 반송하고 있는 동안에 세정액이 증발하여 버리면, 건조 장치에 기판을 반입하기 전에 패턴 붕괴가 발생하여 버릴 우려도 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2008-72118호 공보: 0029 단락∼0033 단락, 0042 단락, 도 1, 도 6, 도 7
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 작업 처리량의 향상에 공헌하며, 대기 분위기에 패턴을 노출시키지 않고 초임계 유체에 의한 처리를 행하는 것이 가능한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 수용하며, 세정액을 통류시켜 그 기판을 세정하기 위한 세정조와,
이 세정조를 수용하고, 상기 기판에 대하여 초임계 유체에 의한 처리를 하기 위한 처리 용기를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 기판 처리 장치는 이하의 특징을 구비하고 있어도 좋다.
(a) 상기 세정조 내에 초임계 유체를 얻기 위한 액체 또는 초임계 유체를 공급하는 유체 공급부와, 상기 세정조 내의 유체를 배출하기 위한 유체 배출부를 구비한 것.
(b) 상기 초임계 유체를 얻기 위한 액체를 가열함으로써 그 액체를 초임계 상태로 하고, 또는 상기 초임계 유체를 가열함으로써 초임계 상태를 유지하는 가열부를 구비한 것.
(c) 상기 초임계 유체를 얻기 위한 액체를 가압함으로써 그 액체를 초임계 상태로 하고, 또는 상기 초임계 유체를 가압함으로써 초임계 상태를 유지하는 가압부를 구비한 것.
(d) 상기 세정조가 처리 용기의 외부에 위치하는 상태와 처리 용기의 내부에 위치하는 상태의 한쪽을 선택하기 위해 세정조와 처리 용기를 상대적으로 이동시키는 구동부를 구비한 것.
(e) 상기 세정조가 처리 용기의 외부에 위치하는 상태로 기판의 세정이 행해지는 것.
(f) 상기 세정조가 처리 용기의 내부에 위치하는 상태로 기판의 세정이 행해지고, 상기 세정조가 처리 용기의 외부에 위치하는 상태로 그 세정조에 대하여 기판의 전달이 행해지는 것.
(g) 상기 세정조에는 상기 처리 용기를 폐쇄하기 위한 덮개부가 부착되고,
상기 구동부는, 세정조를 처리 용기 내에 반입하여 상기 덮개부에 의해 처리 용기를 폐쇄하며, 또한 세정조를 처리 용기 내로부터 인출하여 처리 용기를 개방하도록, 그 세정조와 처리 용기를 상대적으로 구동시키는 것.
(h) 상기 세정조는 처리 용기의 내부에 마련되고, 상기 처리 용기에는, 구획 부재로 개폐되는 반입출구가 형성되며, 이 반입출구를 통해 처리 용기의 외부와 세정조 사이에서 기판의 전달이 행해지는 것.
(i) 상기 세정조는, 상면이 개구하며, 기판을 세로 배치로 수용하도록 구성되어 있는 것.
본 발명에 따르면, 세정조 내에서 기판의 세정을 행하며, 그 후 이 세정조 내에 기판을 수용한 채로 처리 용기 내에서 기판에 대한 초임계 유체를 이용한 처리를 행하기 때문에, 그 처리를 개시하기까지의 사이에 기판 표면에 기액 계면이 형성되는 일 없이, 패턴 붕괴를 발생시키지 않고 초임계 유체를 이용한 기판의 처리, 예컨대 기판 표면에 부착된 세정액을 건조시키는 처리를 행할 수 있다. 그리고 예컨대 세정 처리 및 초임계 유체에 의한 처리를 각각의 장치로 실시하는 경우와 비교하여 장치 간에서의 기판의 전달이나 기판의 반송이라고 하는 동작이 필요 없기 때문에 작업 처리량의 향상에 공헌할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 웨이퍼 처리 장치를 구비한 웨이퍼 처리 시스템의 횡단 평면도.
도 2는 상기 웨이퍼 처리 시스템의 종단 측면도.
도 3은 상기 웨이퍼 처리 장치의 종단 측면도.
도 4는 상기 웨이퍼 처리 장치의 외관 구성을 도시하는 제1 사시도.
도 5는 상기 웨이퍼 처리 장치의 외관 구성을 도시하는 제2 사시도.
도 6은 상기 웨이퍼 처리 장치 내의 세정조의 구성을 도시하는 일부 파단 사시도.
도 7은 상기 웨이퍼 처리 장치의 세정액 등의 공급ㆍ배출 시스템을 도시하는 설명도.
도 8은 상기 웨이퍼 처리 장치의 작용을 도시하는 제1 설명도.
도 9는 상기 웨이퍼 처리 장치의 작용을 도시하는 제2 설명도.
도 10은 상기 웨이퍼 처리 장치의 작용을 도시하는 제3 설명도.
도 11은 초임계 건조 용기와 세정조가 세로 방향으로 이동하는 웨이퍼 처리 장치의 예를 도시하는 설명도.
도 12는 세정조 내에 웨이퍼를 가로 배치로 수용하는 웨이퍼 처리 장치의 예를 도시하는 설명도.
도 13은 초임계 건조 용기 내에 세정조를 수용한 상태로 세정 처리를 행하는 웨이퍼 처리 장치의 예를 도시하는 설명도.
도 14는 초임계 유체를 얻기 위한 액체로서 HFE를 이용하는 웨이퍼 처리 장치의 예를 도시하는 설명도.
도 15는 세정조를 초임계 건조 용기의 내부에 고정한 웨이퍼 처리 장치의 예를 도시하는 설명도.
도 16은 세정조를 초임계 건조 용기의 내부에 고정한 웨이퍼 처리 장치의 다른 예를 도시하는 설명도.
본 발명의 실시형태로서, 표면에 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 알칼리성 약액 및 산성 약액으로 세정한 후, 초임계 상태의 이산화탄소(CO2)를 이용하여 건조를 행하는 웨이퍼 처리 장치에 대해서 설명한다. 도 1은 이 웨이퍼 처리 장치를 구비한 웨이퍼 처리 시스템(1)의 횡단 평면도이며, 도 2는 그 시스템(1)의 종단 측면도이다. 이하 웨이퍼 처리 시스템(1) 전체의 설명에서는, 도 1, 도 2를 향하여 좌측을 전방으로 하여 설명한다. 웨이퍼 처리 시스템(1)은, FOUP(6)의 반입출이 행해지는 반입출부(11)와, 웨이퍼(W)의 세정 처리 및 건조 처리를 실행하는 웨이퍼 처리부(12)를 앞쪽측에서부터 이 순서대로 마련한 구성으로 되어 있다.
반입출부(11)는, 예컨대 OHT(Overhead Hoist Transport) 등의 도시하지 않는 반송 로보트에 의해 공장 내에 반송되고, 복수매의 웨이퍼(W)를 수납한 FOUP(6)가 배치되는 배치대(111)와, 배치대(111)에 배치된 FOUP(6)가 반송되는 반송실(110)을 구비한다. 배치대(111)는 웨이퍼 처리 시스템(1)의 외장체를 형성하는 케이스(10)의 전면(前面)에 예컨대 3개 설치되어 있고, 이들 배치대(111)의 상면에는 배치 트레이(112)가 마련되어 있다. 배치 트레이(112)는 반입출부(11) 위를 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 구성되고, 케이스(10)의 전면에 마련된 개구부(113)를 통해 반송실(110)과의 사이에서 FOUP(6)를 반입출시킬 수 있다. 도 2 중, 도면 부호 114는 FOUP(6)가 반입출되는 개구부(113)를 개폐하는 개폐 도어이다.
반송실(110) 내에는, 후단의 웨이퍼 처리부(12)와의 사이에서의 FOUP(6)로부터 추출된 웨이퍼(W)의 전달이 행해지는 웨이퍼 전달부(115)와, 반송실(110) 내로 슬라이딩하여 온 배치 트레이(112)와 웨이퍼 전달부(115) 사이에서 FOUP(6)를 반송하는 FOUP 반송 기구(119)가 마련되어 있다. 웨이퍼 전달부(115)는, FOUP(6)가 배치되는 배치 트레이로서 구성되어 있고, 웨이퍼 전달부(115)에 대향하는 격벽부(118)에는 후술하는 웨이퍼 처리실(120)을 향하여 개구하는 개구부(116)가 마련되어 있다. 개구부(116)에는, FOUP(6)에 대향하는 위치와, 그 하방측의 후퇴 위치 사이에서 승강 가능한 개폐 도어(117)가 마련되어 있고, 개폐 도어(117)는, 웨이퍼(W)의 추출이나 수납을 행하기 위해, FOUP(6)의 측면에 마련된 덮개를 개폐하는 기능을 포함한다.
FOUP 반송 기구(119)는, 도 2에 도시하는 바와 같이 FOUP(6)의 톱플랜지를 파지하여 FOUP(6)를 들어 올려, 도 1에 도시하는 바와 같이 전후 방향 및 좌우 방향으로 FOUP(6)를 자유롭게 반송할 수 있다.
반송실(110)의 후단에는, 격벽부(118)를 통해 웨이퍼 처리부(12)가 마련되어 있고, 웨이퍼 처리부(12) 내에는 웨이퍼(W)의 세정 처리 및 그 후의 건조 처리가 행해지는 예컨대 4대의 웨이퍼 처리 장치(2)와, 웨이퍼 전달부(115) 위의 FOUP(6)와 각 웨이퍼 처리 장치(2)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 웨이퍼 반송 기구(3)가 배치된 웨이퍼 처리실(120)이 마련되어 있다.
도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 처리실(120) 내에는, 4대의 웨이퍼 처리 장치(2)가 예컨대 케이스(10)의 바닥면 위에, 전후 방향에 1열로 늘어서서 배치되어 있다. 이하, 웨이퍼 처리 장치(2) 및 웨이퍼 반송 기구(3)의 설명에 있어서는, 반입출부(11)측에서 보아 우측을 전방, 좌측을 후방으로서 설명한다.
웨이퍼 반송 기구(3)는 웨이퍼 처리 장치(2)의 후방부측의 상단 위치에 걸쳐진 지지대(36) 위에 마련되어 있고, 지지대(36) 위에 배치된 주행로(37) 위를 주행하여 각 웨이퍼 처리 장치(2)의 상방 위치까지 이동하며, 웨이퍼(W)의 반입출을 행할 수 있다.
웨이퍼 반송 기구(3)는, 예컨대 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이 수직축 둘레로 회전 가능하게 구성된 베이스부(31)를 구비하고 있고, 이 베이스부(31)를 기단측으로 하면, 제1 아암부(32), 제2 아암부(33), 제3 아암부(34) 및 픽(35)이 기단측에서부터 이 순서대로 접속되어 있다.
제1∼제3 아암부(32∼34)는 지지대(36)나 주행로(37)와 평행한 방향으로 신장하는 수평축 둘레로 회전할 수 있다. 또한, 선단부에 마련된 픽(35)은, 예컨대 도 2에 도시하는 바와 같이 편평한 박판형의 부재로서 구성되며 그 선단부에는 도시하지 않는 진공 척이 마련되어 있어 웨이퍼(W)를 흡착 유지할 수 있게 되어 있다. 그리고 픽(35)은, 예컨대 도 3의 (a), 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이 지지대(36)나 주행로(37)와 직행하는 방향으로 신장하는 수평축 둘레로 회전하는 것이 가능하며, FOUP(6) 내에 수평 방향으로 진입하여 웨이퍼(W)를 반입출할 수 있다.
웨이퍼 처리실(120) 내에 마련된 예컨대 4대의 웨이퍼 처리 장치(2)는, 서로 거의 동일한 구성을 포함하며, 웨이퍼(W) 표면에 기액계면(氣液界面)을 형성하는 일 없이 웨이퍼(W)의 세정 처리, 및 초임계 건조 처리를 하나의 장치 내에서 실행할 수 있다. 이하, 웨이퍼 처리 장치(2)의 상세한 구성에 대해서 설명하면, 웨이퍼 처리 장치(2)는, 웨이퍼(W)를 거의 수직인 세로 배치의 상태로 유지하며, 웨이퍼(W)의 세정 처리가 행해지는 세정조(21)와, 웨이퍼(W)의 세정 처리를 끝내고, 세정조(21) 내의 웨이퍼(W)의 건조 처리가 행해지는 처리 용기인 초임계 건조 용기(22)를 구비한다.
도 3의 (a), 도 4 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 세정조(21)는 예컨대 1장의 웨이퍼(W)를 거의 수직인 상태로 수용 가능한 편평한 직육면체 형상의 케이스로서 구성되어 있고, 그 상면측은 웨이퍼 처리실(120) 내의 분위기에 개구하고 있다. 웨이퍼 처리 장치(2)의 앞쪽측에서 보아, 세정조(21)의 좌우 방향의 두께는 예컨대 수십 ㎜∼수 ㎝ 정도로 되어 있고, 웨이퍼(W)를 흡착 유지한 웨이퍼 반송 기구(3)의 픽(35)이 상면측의 개구부를 통해 세정조(21) 내에 진입하여 웨이퍼(W)를 반입출하는 것이 가능하게 되어 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이 세정조(21) 내의 바닥면부에는, 웨이퍼(W)의 형상을 따라 노치된 판형의 웨이퍼 유지부(214)가 마련되어 있다. 웨이퍼 유지부(214)에는, 노치된 면을 따라 홈부가 형성되어 있고, 세정조(21) 내에 반입된 웨이퍼(W)의 하방측 주연부를 이 홈부 내에 끼워 넣음으로써, 웨이퍼(W)를 거의 수직인 상태로 유지할 수 있다.
세정조(21)의 앞쪽측의 측벽면에는, 도 1, 도 4에 도시하는 바와 같이, 이 측벽의 양날개 방향으로 넓어지는 플랜지부(211)가 마련되어 있다. 플랜지부(211)는, 예컨대 그 두께가 수 ㎝∼수십 ㎝ 정도의 두께를 갖는 편평한 직육면체 형상의 부재로서 구성되어 있고, 세정조(21)를 초임계 건조 용기(22) 내에 저장하여 초임계 건조 처리를 행할 때의 내압 성능을 확보하는 역할을 완수한다. 바꾸어 말하면, 플랜지부(211)는, 초임계 건조 용기(22)를 폐쇄하기 위한 덮개부로서의 역할도 완수하고 있다. 플랜지부(211)의 후방측의 측벽면에는, 후술하는 초임계 건조 용기(22)측의 플랜지부(222)와 대조하여 초임계 건조 용기(22)의 내부를 기밀로 유지하기 위한 플랜지면이 형성되어 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이 세정조(21)의 바닥판 내 및 플랜지부(211)의 중앙부 하방 위치에는, 일단이 세정조(21) 내의 바닥면에 개구하고, 타단이 후술하는 제1 유로(581)에 접속되는 내부 유로(212)가 형성되어 있다.
세정조(21)는, 예컨대 도 1에 도시하는 바와 같이 그 개구부의 길이 방향을 웨이퍼 처리 장치(2)의 전후 방향과 일치시키고, 플랜지부(211)가 앞쪽측이 되도록 웨이퍼 처리실(120) 내에 배치되어 있다.
초임계 건조 용기(22)는, 도 3의 (a), 도 4에 도시하는 바와 같이 세정조(21) 전체를 저장 가능한 저장 공간(221)을 구비한 편평한 직육면체 형상의 용기로서 구성되고, 내압성 확보 등의 관점에서, 예컨대 수 ㎝∼수십 ㎝ 정도의 두께의 부재에 의해 구성되어 있다. 초임계 건조 용기(22)는 폭이 좁은 한쪽측의 측벽면에 상기 저장 공간(221)의 개구부를 구비하고 있다. 초임계 건조 용기(22)는, 좌우 방향으로 넓어지는 평판형의 지지 부재(23)에 의해 좌우의 측벽면에 끼워지도록 지지되고, 저장 공간(221)의 개구부를 세정조(21)측을 향하여 웨이퍼 처리실(120)의 바닥면 위에 고정되어 있다.
지지 부재(23)에 의해 지지된 측벽면보다도 앞쪽측의 초임계 건조 용기(22)의 맨앞쪽면에는, 저장 공간(221)의 개구부를 중심으로 좌우 방향으로 넓어지는 플랜지부(222)가 형성되어 있다. 이 플랜지부(222)에 대해서도 세정조(21)측의 플랜지부(211)와 마찬가지로, 예컨대 그 두께가 수 ㎝∼수십 ㎝ 정도의 두께를 갖는 편평한 직육면체 형상의 부재로서 구성되어 있고, 초임계 건조 용기(22)의 개구부측에는 플랜지면이 형성되어 있다.
또한 초임계 건조 용기(22)의 천장판에는, 도 3의 (a), 도 7 등에 도시하는 바와 같이, 그 천장판을 상하 방향으로 관통하는 내부 유로(223)가 마련되어 있다. 내부 유로(223)의 하단은, 초임계 건조 용기(22) 내로 개구하는 한편, 그 상단측은 후술하는 제2 유로(521)에 접속되어 있다.
이상에 설명한 구성을 구비한 세정조(21) 및 초임계 건조 용기(22)에서, 세정조(21)는, 도 3의 (a), 도 4에 도시하는 바와 같이 세정조(21) 전체가 초임계 건조 용기(22)의 앞쪽측으로 인출되어, 초임계 건조 용기(22)가 개방된 상태가 되는 세정 처리 위치와, 도 3의 (b), 도 5에 도시하는 바와 같이 세정조(21) 전체를 초임계 건조 용기(22) 내에 저장하며, 초임계 건조 용기(22)를 폐쇄한 상태가 되는 건조 처리 위치와의 사이에서 앞뒤로 수평 방향(가로 방향)으로 이동할 수 있게 되어 있다.
세정조(21)를 수평 방향으로 슬라이딩시키기 위해 세정조(21)에는, 그 전면에 마련된 플랜지부(211)를 전후 방향을 향하여 1개의 볼나사(252)가 관통되어 있다. 또한, 플랜지부(211)의 정면측에서 보아 4코너의 위치에는, 세정조(21)의 슬라이딩 방향을 안내하는 4개의 가이드 부재(251)가, 전술한 볼나사(252)와 동일한 방향을 향하여 그 플랜지부(211)를 관통하고 있다. 그리고 이들 볼나사(252) 및 가이드 부재(251)에 의해 세정조(21) 및 플랜지부(211)의 전체가 웨이퍼 처리실(120)의 바닥면으로부터 부유한 상태로 지지되어 있다. 예컨대 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이 이들 볼나사(252) 및 가이드 부재(251)의 일단은 예컨대 웨이퍼 처리실(120)의 케이스(10)[웨이퍼 처리 시스템(1)의 케이스(10)이기도 함]의 측벽에서 지지되고, 그 외단은 초임계 건조 용기(22)측의 플랜지부(222)에 지지되어 있다.
케이스(10)의 측벽에 지지된 볼나사(252)는 이 측벽을 관통하며, 예컨대 도 3의 (a), 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이 그 측벽의 외벽면에 마련된 모터(253)에 접속되어 있다. 또한 볼나사(252) 및 이 볼나사(252)가 관통하는 플랜지부(211)의 관통 구멍에는, 각각 도시하지 않는 자웅의 나사가 탭핑되어 있고, 이들 볼나사(252), 플랜지부(211), 모터(253)에 의해 볼나사 기구가 형성되어 있다.
그리고 회전 방향 및 회전량을 동기시켜 볼나사(252)를 회전시킴으로써, 세정조(21)를 전후 방향으로 슬라이딩시켜, 이미 서술한 세정 처리 위치와 건조 처리 위치 사이에서 세정조(21)를 이동시킬 수 있다. 전술한 볼나사 기구는 본 실시형태에 따른 세정조(21) 및 플랜지부(211)의 구동부에 상당한다. 단 세정조(21) 및 플랜지부(211)를 이동시키는 구동부는, 전술한 바와 같이 볼나사 기구에 의해 구성하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 볼나사 기구 대신에 리니어 모터를 이용하여 세정조(21) 및 플랜지부(211)를 이동시켜도 좋고, 신축 아암이나 에어 실린더를 이용하여 이동시켜도 좋다. 또한 도 3의 (a), 도 3의 (b) 이외의 도면에서는 편의상, 모터(253)의 기재는 생략한다.
여기서 도 4, 도 5에 도시한 도면 부호 24는, 저장 공간(221)을 서로 압박하여 양플랜지면을 밀착시키는 압박 부재이다. 이들 압박 부재(24)는 주행로(241)를 좌우로 주행하여, 세정조(21)가 건조 처리 위치까지 이동한 후, 이들 저장 공간(221)을 압박하는 위치와, 세정조(21)가 세정 처리 위치까지 이동할 때에, 좌우로 후퇴하여 2개의 저장 공간(221)을 개방하는 위치와의 사이를 이동할 수 있게 되어 있다.
다음에, 세정조(21) 및 초임계 건조 용기(22)에의 세정액 및 초임계 건조용의 CO2의 공급 배출계의 구성에 대해서 설명한다. 도 7에 도시하는 바와 같이 세정조(21)의 바닥판 내로부터 플랜지부(211)에 걸쳐 형성되어 있는 내부 유로(212)는 제1 유로(581)에 접속되어 있고, 이 제1 유로(581)는 내압성(耐壓性)을 구비한 개폐 밸브(583)를 통해 전환 밸브(58)에 접속되어 있다. 제1 유로(581)의 예컨대 웨이퍼 처리실(120) 내에 배치되어 있는 영역은, 예컨대 내압성을 갖춘 플렉시블 호스 등에 의해 구성되어 있고, 세정조(21)의 이동에 따라 변형가능하게 되어 있다.
이 전환 밸브(58)는, 제1 유로(581)를 세정액 공급로(571), 배출로(582)의 2개의 유로로 전환하여 접속하는 기능을 구비한다. 세정액 공급로(571)는 전환 밸브(57)를 통해 4개의 유로로 더 분기되어 있고, 알칼리성 약액 공급부(54)에 접속된 알칼리성 약액 공급로(541)는, 웨이퍼(W) 표면의 파티클이나 유기성의 오염 물질을 제거하는 알칼리성 약액인 SC1액(암모니아와 과산화수소수의 혼합액)을 세정조(21)에 공급하며, 산성 약액 공급부(55)에 접속된 산성 약액 공급로(551)는 웨이퍼(W) 표면의 자연 산화막을 제거하는 산성 약액인 희불산 수용액[이하, DHF(Diluted HydroFluoric acid)액이라 함]을 세정조(21)에 공급하는 역할을 완수한다.
또한 DIW 공급부(56)에 접속된 DIW 공급로(561)는, 각종 약액에 의한 처리를 끝낸 후의 웨이퍼(W)의 린스 세정을 행하기 위한 탈이온수[이하 DIW(DeIonized Water 또는 린스액이라 함]를 세정조(21)에 공급하는 역할을 완수한다. 그리고, IPA 공급부(59)에 접속된 IPA 공급로(591)는, 린스 세정을 끝낸 웨이퍼(W)가 IPA(IsoPropyl Alcohol)에 침지된 상태로 초임계 건조 용기(22) 내에 반입되도록, IPA를 세정조(21)에 공급하는 기능을 구비하고 있다.
여기서 본 실시형태에 따른 웨이퍼 처리 장치(2)는, 초임계 유체로서 CO2를 이용하지만, 린스 세정을 끝내고 웨이퍼(W)를 침지시킨 상태의 DIW에 초임계 상태의 CO2를 공급하면, 탄산이 생성되어 웨이퍼(W)에 영향을 끼칠 우려가 있다. 이 때문에, 본 예에 따른 웨이퍼 처리 장치(2)에서는, 린스 세정을 끝낸 후, 세정조(21) 내의 액체를 IPA로 치환하여, 초임계 건조 처리 시에서의 탄산의 발생을 억제하고 있다.
또한 전환 밸브(58)에 접속된 또 하나의 유로인 배출로(582)는 세정조(21) 내부의 유체를 웨이퍼 처리 장치(2)의 장치 밖으로 배출하기 위한 유로이다.
한편, 초임계 건조 용기(22)의 천장판을 관통하는 내부 유로(223)에 대해서도 내압성을 갖춘 플렉시블 호스를 포함하는 제2 유로(521)에 접속되어 있고, 이 제2 유로(521)는 마찬가지로 내압성을 구비한 개폐 밸브(523)를 통해 전환 밸브(52)에 접속되어 있다. 전환 밸브(52)는 제2 유로(521)를 퍼지 가스 공급로(511), CO2 공급로(531)의 2개의 유로로 전환하여 접속하는 기능을 구비하고, 퍼지 가스 공급로(511)에 접속된 퍼지 가스 공급부(51)로부터는 세정조(21) 내의 분위기를 배기하는 퍼지 가스가 공급된다. 또한 CO2 공급로(531)는 승압 펌프(532)를 통해 CO2 공급부(53)에 접속되어 있고, 승압 펌프(532)는 예컨대 10 ㎫까지 CO2를 승압하며, 초임계의 상태로 세정조(21)를 향하여 공급하는 역할을 완수한다. 이들 CO2 공급부(53)나 CO2 공급로(531)는 본 실시형태에 따른 웨이퍼 처리 장치(2)의 유체 공급부에 상당한다. 또한 승압 펌프(532)는 CO2 공급부(53)로부터 공급되는 CO2를 가압하여 초임계 상태로 하며, 그 초임계 상태가 유지되도록 세정조(21) 내를 가압하는 가압부의 역할도 완수한다.
또한 웨이퍼 처리실(120)의 케이스(10)[웨이퍼 처리 시스템(1)의 케이스(10)]의 바닥면에도 배출 라인(101)이 접속되어 있어, 그 웨이퍼 처리실(120)의 바닥면에 유하(流下)한 액체를 외부로 배출할 수 있다. 이들 각종 가스나 액체의 공급부(51, 53, 54, 55, 56)나 각종 공급로(511, 531, 541, 551, 561) 등은, 예컨대 웨이퍼 처리 장치(2)의 후방측의 영역[웨이퍼 처리 시스템(1)의 반입출부(11)측에서 보아 왼쪽측의 영역]에 저장되어 있다.
이상의 구성을 구비한 웨이퍼 처리 장치(2)를 포함하는 웨이퍼 처리 시스템(1)에는, 도 2, 도 3의 (a), 도 3의 (b), 도 7에 도시하는 바와 같이 제어부(4)가 접속되어 있다. 제어부(4)는 예컨대 도시하지 않는 CPU와 기억부를 구비한 컴퓨터로 이루어지고, 기억부에는 이들 웨이퍼 처리 시스템(1)이나 웨이퍼 반송 기구(3), 웨이퍼 처리 장치(2)의 작용, 즉 반입출부(11) 내로 반송된 FOUP(6)로부터 웨이퍼(W)를 추출하며, 각 웨이퍼 처리 장치(2) 내에 반입하여 세정 처리, 초임계 건조 처리를 행하고 나서, 웨이퍼(W)를 반출하기까지의 동작에 관한 제어에 대한 단계(명령)군이 짜여진 프로그램이 기록되어 있다. 이 프로그램은, 예컨대 하드 디스크, 컴팩트 디스크, 마그넷 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되고, 그곳으로부터 컴퓨터에 인스톨된다. 이 제어부(4)에 대해서도 예컨대 웨이퍼 처리 장치(2)의 후방측의 영역에 마련되어 있다.
이상의 구성을 구비한 웨이퍼 처리 시스템(1)의 작용에 대해서 설명한다. 어느 하나의 반입출부(11) 상에 FOUP(6)가 배치되면, 배치 트레이(112)가 슬라이딩하여 FOUP(6)를 반송실(110) 내에 취입한다. 반송실(110) 내에 취입된 FOUP(6)는 FOUP 반송 기구(119)에 의해 톱플랜지를 파지하여 들어올려져, 반송실(110) 내에서 웨이퍼 전달부(115)까지 반송된다.
웨이퍼 전달부(115) 상에 FOUP(6)가 배치되면 개폐 도어(117)가 FOUP(6)의 덮개를 제거하여 하방으로 후퇴한다. 그리고 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 반송 기구(3)는 픽(35)이 거의 수평으로 되어 웨이퍼(W)의 흡착 유지면이 상면을 향하도록 그 픽(35)을 회전시킨 후, 베이스부(31)를 반송실(110)측으로 이동시켜 픽(35)을 FOUP(6) 내에 진입시키며 처리 대상의 웨이퍼(W)의 하방에 위치시킨다.
그 후, 픽(35)을 상승시킴으로써, FOUP(6)로부터 웨이퍼 반송 기구(3)에 웨이퍼(W)가 전달되고, 반송실(110)과는 반대 방향으로 베이스부(31)를 이동시켜 FOUP(6) 내로부터 픽(35)을 후퇴시킨다. 이렇게 해서 처리 대상의 웨이퍼(W)를 추출하면, 이 웨이퍼(W)에 대한 세정 처리가 실행되는 웨이퍼 처리 장치(2)까지 베이스부(31)를 이동시킨다.
웨이퍼 처리 장치(2)측에서는, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이 내부가 빈 상태의 세정조(21)를 초임계 건조 용기(22)로부터 인출한 세정 처리 위치에서 대기시키고 있고, 이 세정조(21)의 상방 위치까지 웨이퍼(W)를 반송하면, 웨이퍼 반송 기구(3)는 픽(35)을 회전시켜 도 3의 (a), 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)를 거의 수직인 상태로 유지하며, 이 웨이퍼(W)의 하단을 세정조(21)의 개구부에 대향하는 위치까지 이동시킨다.
이렇게 해서 세정조(21) 내에 웨이퍼(W)를 반입할 수 있는 상태가 되면, 각 아암(32∼34)을 작동시켜 픽(35) 및 웨이퍼(W)를 세정조(21) 내에 진입시킨다. 그리고 웨이퍼(W)의 하방측 주연부가 웨이퍼 유지부(214)의 노치부의 내주면에 형성된 홈부 내에 유지되면, 픽(35)에 의한 웨이퍼(W)의 흡착 유지를 해제하고, 도 8의 (c)에 도시하는 바와 같이 픽(35)을 세정조(21) 내로부터 후퇴시킨다.
이상의 동작에 의해 웨이퍼 처리 장치(2)에서는, 도 9의 (a)의 세정조(21)의 종단 측면도에 도시하는 바와 같이 세정 처리 위치까지 이동한 세정조(21) 내에 웨이퍼(W)가 세로 배치로 수용된 상태로 되어 있다. 세정조(21) 내에 웨이퍼(W)가 반입되면, 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 처리 장치(2)는 개폐 밸브(583)를 개방[도 9의 (b) 중에 「O」라고 표시하고 있음]으로 하여 알칼리성 약액 공급부(54)로부터 알칼리성 약액(SC1액)을 공급한다. 또한, 도 9, 도 10의 각 도면에서는, 웨이퍼 반송 기구(3)나 볼나사(252), 세정조(21) 내의 웨이퍼 유지부(214) 등을 적절하게 생략하여 표시하고 있다.
알칼리성 약액 공급부(54)로부터 공급된 알칼리성 약액은, 내부 유로(212)를 통하여 세정조(21)의 바닥면으로부터 웨이퍼(W)가 유지되어 있는 공간 내에 도입되고, 그 액위가 서서히 상승하여, 이윽고 알칼리성 약액은 세정조(21) 상면의 개구부로부터 오버 플로우한다. 이와 같이 알칼리성 약액이 세정조(21)의 바닥면측으로부터 공급되고, 개구부로부터의 오버 플로우에 의해 배출됨으로써, 세정조(21) 내에는 하방측으로부터 상방측으로 흐르는 알칼리성 약액의 상승류가 형성되며, 웨이퍼(W)의 표면이 이 흐름과 접촉함으로써 파티클이나 유기성의 오염 물질의 제거가 촉진된다. 즉, 해당 동작에서는, 세정조(21)의 개구부가 그 세정조(21) 내의 세정액을 배출하기 위한 액체 배출부의 역할을 완수하고 있는 것이 된다.
세정조(21)로부터 오버 플로우한 알칼리성 약액은 웨이퍼 처리실(120)의 케이스(10) 바닥면의 배출 라인(101)으로부터 외부로 배출된다. 여기서 도 9의 (b)의 세정조(21)의 종단 측면도에 도시한 우측 상향 사선의 해치(hatch)는, 세정조(21)에 알칼리성 약액이나 산성 약액 등의 세정액이 채워져 있는 모습을 모식적으로 도시하고 있다.
이렇게 해서 알칼리성 약액에 의한 웨이퍼(W)의 세정을 끝내면, 세정조(21)에 공급하는 세정액을 DIW 공급부(56)로부터의 DIW로 전환하여, 세정조(21) 내를 DIW로 치환하고, 웨이퍼(W) 표면의 린스 세정을 행한다. 이 린스 세정에서도 세정조(21) 내의 DIW의 상승류에 의해 웨이퍼(W) 표면의 린스 세정이 촉진된다. 또한 이와 같이 세정조(21) 내가 액체로 채워진 상태인 채로 세정액의 전환이 행해지기 때문에, 웨이퍼(W) 표면은 기체에 노출되는 일이 없고, 기액 계면에서의 패턴 붕괴가 발생하지 않는다. 또한, 본 실시형태에 따른 웨이퍼 처리 장치(2)에서는, 전술한 바와 같이 세정조(21) 내의 액체를 치환하여 세정액의 전환이 행해지기 때문에, 세정조(21) 내의 공간의 용적을 가능한 한 작게 함으로써 세정액의 신속한 전환이 가능해진다.
소정 시간 린스 세정을 실행하면, 그 후에는 세정조(21)에 공급되는 세정액을 산성 약액 공급부(55)로부터의 산성 약액(DHF액)으로 전환하여 웨이퍼(W) 표면의 자연 산화막을 제거한다. 산성 약액이 세정조(21)의 개구부로부터 오버 플로우하고, 세정조(21) 내에 상승류가 형성되는 점, 세정조(21) 내에 DIW가 채워진 상태인 채로 산성 약액에의 전환이 행해지는 점은 알칼리성 약액의 공급 동작과 동일하다.
그리고 소정 시간 산성 약액에 의한 세정 처리가 행해지면, 세정조(21)에 공급하는 세정액을 재차 DIW로 전환하여 웨이퍼(W)의 린스 세정을 행한 후 DIW의 공급을 정지하여, 세정조(21) 내를 IPA로 치환하고 일련의 세정 처리를 종료한다[제1 유로(581)의 개폐 밸브를 폐쇄(「S」)]. 본 실시형태에 따른 웨이퍼 처리 장치(2)에서는, 이와 같이 웨이퍼(W)의 세정 처리가 초임계 건조 용기(22)의 밖에서 행해짐으로써, 웨이퍼(W)가 최종적인 처리인 초임계 건조 처리가 행해지는 초임계 건조 용기(22) 내가 파티클이나 오물 등을 포함하는 각종 세정액으로 오염되지 않고 끝난다. 웨이퍼(W)의 세정 처리를 끝낸 타이밍에서는, 세정조(21) 내는 IPA로 채워지고, 웨이퍼(W)는 그 IPA 내에 침지된 상태로 되어 있다.
이렇게 해서 웨이퍼(W)의 세정 처리를 끝내면, 도 9의 (c)에 도시하는 바와 같이 세정조(21)를 슬라이딩시켜 초임계 건조 용기(22)의 저장 공간(221) 내에 세정조(21)를 진입시키고, 양플랜지부(211, 222)의 플랜지면을 밀착시켜 초임계 건조 용기(22) 내를 폐쇄하여, 기밀인 상태로 한다. 이때 예컨대 저장 공간(221)의 개구부의 앞쪽에 에어 나이프 등을 마련하여, 오버 플로우 시에 세정조(21)의 외벽면에 부착된 세정액을 제거하고 나서 세정조(21)를 저장 공간(221) 내에 진입시켜도 좋다. 여기서 도 9의 (c)의 세정조(21)의 종단 측면도에 도시한 우측 하향 사선의 해치는, 세정조(21)에 IPA가 채워져 있는 모습을 모식적으로 도시한다.
초임계 건조 용기(22)가 기밀인 상태가 되면, 초임계 건조 용기(22)의 천장판측의 내부 유로(223)에 접속된 제2 유로(521)의 개폐 밸브(523)를 개방(「O」)으로 하고, 전환 밸브(52)의 접속처를 CO2 공급로(531)로 전환하여 CO2 공급부(53)로부터 초임계 상태의 CO2를 세정조(21) 내에 공급하는 한편, 제1 유로(521)측의 개폐 밸브(583)를 다시 개방(「O」)으로 하여 세정조(21) 내의 액체를 배출한다. 이때, 제1 유로(581)의 하류의 전환 밸브(58)는 배출로(582)로 전환되어 있고, 세정조(21)의 상면측으로부터 공급된 초임계 상태의 CO2에 의해, 세정조(21) 내의 IPA를 하방측으로 압출하는 힘이 가해진다. 이 결과, IPA는 세정조(21)의 바닥판 내에 마련된 내부 유로(212)를 통해 배출로(582)에 유출되어, 외부로 배출된다. 즉 이 조작에서는 제1 유로(581)나 배출로(582)가 세정조(21) 내의 IPA를 배출하는 액체 배출부로 되어 있다.
그리고 이 조작에 의해 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이 세정조(21) 내에는, 하방측의 IPA의 상(相)(우측 하향의 해치로 칠한 영역)과, 상방측의 초임계 CO2의 상(모래형의 패턴으로 칠한 영역)의 2개의 상이 형성된다. 그리고 초임계 CO2의 공급 및 IPA의 배출에 의해 이들 2개의 상의 계면이 점차 하방측으로 이동하고, 웨이퍼(W)의 표면이 IPA로부터 초임계 CO2로 치환됨으로써 웨이퍼(W) 표면으로부터 액체가 제거된다. 여기서 예컨대 개폐 밸브(583)는, 스로틀 밸브(throttle valve)로서의 기능도 구비하고 있어, 세정조(21) 내의 압력이 CO2의 초임계 상태를 유지할 수 있는 압력으로 유지되는 추출량으로 IPA를 추출하도록 개폐 밸브(583)의 개방도가 조절되고 있다.
이렇게 해서 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 세정조(21) 내의 초임계 CO2로의 치환이 완료하면, 제2 유로(521)측의 개폐 밸브(523)를 폐쇄(「S」)로 하여 초임계 CO2의 공급을 정지하는 한편, 제1 유로(581)로부터는 CO2의 배출을 개시한다. CO2를 배출하면 세정조(21) 내의 압력이 점차 저하하고, 이윽고 CO2는 기체의 상태로 되어 배출되어 간다. 이때 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이 제2 유로(521)측의 전환 밸브(52)를 퍼지 가스 공급로(511)로 전환하여 세정조(21) 내에 퍼지 가스를 공급하여, 세정조(21) 내의 CO2의 배출을 촉진하여도 좋다. 이 조작에서는, 제1 배출로(583)는, 세정조(21) 내로부터 초임계 유체를 배출하는(압력이 저하하여 기체의 상태로 배출되는 경우도 포함함) 초임계 유체 배출부로서 기능하고 있다. 여기서 CO2가 단열 팽창함에 의한 온도 저하에 따른 결로를 방지하기 위해, 세정조(21)나 초임계 건조 용기(22)에 도시하지 않는 히터를 마련해 두고, 세정조(21) 내가 소정의 온도 이상으로 유지되도록 CO2의 배출을 행하여도 좋다.
이와 같이 본 예에 따른 웨이퍼 처리 장치(2)에서는, 웨이퍼(W)를 액체(IPA)에 침지된 상태로 수용하는 세정조(21) 내를 초임계 유체(초임계 상태의 CO2)로 치환하고, 계속해서 이 초임계 유체를 감압하여 기체로 하고 있다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 표면은, 액체→초임계 유체→기체의 순으로 치환되고, 기액 계면이 형성되지 않고 건조한 상태가 된다.
초임계 건조를 끝내면 세정조(21)를 액처리 위치까지 슬라이딩시키고, 웨이퍼 반송 기구(3)에 의해 웨이퍼(W)를 추출하여, 웨이퍼(W)를 FOUP(6) 내에 반입한다. 이렇게 해서 4대의 웨이퍼 처리 장치(2)를 이용하여 FOUP(6) 내의 전체 웨이퍼(W)에 대한 세정 처리, 초임계 건조 처리를 끝내면, 반입 시와는 반대의 경로로 FOUP(6)를 반입출부(11)까지 반송하고, 일련의 처리를 종료한다.
본 실시형태에 따른 웨이퍼 처리 장치(2)에 의하면 이하의 효과가 있다. 세정조(21) 내에서 웨이퍼(W)의 세정을 행하고, 그 후 이 세정조(21) 내에 웨이퍼(W)를 수용한 채로 초임계 상태의 CO2를 공급하여 웨이퍼(W)를 건조시키기 때문에, 건조 상태가 되기 까지의 사이에 웨이퍼(W) 표면에 기액 계면이 형성되는 일 없이, 패턴 붕괴를 발생시키지 않고 웨이퍼(W)의 세정 처리, 초임계 건조 처리를 행할 수 있다. 그리고 예컨대 세정 처리 및 초임계 건조 처리를 각각의 장치에서 실시하는 경우와 비교하여 장치 간에서의 웨이퍼의 전달이나 웨이퍼의 반송이라고 하는 동작이 필요 없기 때문에 작업 처리량의 향상에 공헌할 수 있다.
여기서 전술한 예에서는, 도 3의 (a), 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 세정 처리 위치와 초임계 건조 처리 위치 사이의 이동에 대해서는 세정조(21)를 움직임으로써 행하고 있지만 초임계 건조 용기(22)측을 이동시켜도 좋고, 또한 이들의 이동 방향도 가로 방향에 한정되지 않는다. 예컨대 도 11의 (a), 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이 세정조(21)의 바닥면에 플랜지부(211)를 마련하고, 초임계 건조 용기(22)의 저장 공간(221)의 개구부를 하방측을 향하여 세정조(21)와 초임계 건조 용기(22)를 상대적으로 상하 방향으로 이동시켜 세정 처리 위치와 초임계 처리 위치 사이에서의 이동을 행하여도 좋다.
또한 세정 처리, 초임계 건조 처리를 행할 때에, 웨이퍼(W)는 세로 배치로 유지되어 있는 경우로 한정되지 않고, 도 12에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)가 가로 배치의 상태로 각종 처리가 행해지도록 웨이퍼 처리 장치(2)를 구성하여도 좋다. 도 12에 도시한 예에서는, 세정액 등의 배출을 전용으로 행하는 배출로(582)(유체 배출부)가 세정조(21)에 직접 접속되어 있고, 세정조(21)의 개구부로부터 세정액 등을 오버 플로우시키는 방법 대신에, 이 배출로(582)로부터 세정액 등을 배출하는 구성으로 되어 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, 초임계 건조 용기(22) 내에 세정조(21)를 수용한 상태로 웨이퍼(W)의 세정 처리를 행할 수 있다.
상기 웨이퍼 처리 장치(2)와 마찬가지로, 세정조(21)를 초임계 건조 용기(22) 내에 수용한 상태로 웨이퍼(W)의 세정 처리를 행하는 방식의 웨이퍼 처리 장치(2)에 대해, 도 13의 (a)∼도 13의 (c)를 참조하면서 설명한다. 이들 도면에 도시한 웨이퍼 처리 장치(2)는, 도 1∼도 10에 도시한 웨이퍼 처리 장치(2)와 거의 동일한 구성을 구비하고 있고, 웨이퍼(W)를 세로 배치로 수용하여 세정 처리나 초임계 건조 처리를 실행하도록 되어 있다. 단, 도 13의 (a)∼도 13의 (c)에 도시한 웨이퍼 처리 장치(2)의 세정조(21)에는, 플랜지부(211) 및 세정조(21)의 측벽의 상방 위치를 관통하도록 내부 유로(213)가 마련되어 있고, 그 내부 유로(213)에는 세정액이나 린스액을 공급하기 위한 제1 공급로(521)가 접속되어 있는 점과, 세정조(21)의 바닥판측의 내부 유로(212)에는, 세정액이나 초임계 CO2의 배출 전용의 배출로(582)(유체 배출부)가 접속되어 있는 점이 이미 전술한 웨이퍼 처리 장치(2)와는 다르다.
본 예에 따른 웨이퍼 처리 장치(2)에서는, 웨이퍼 반송 기구(3)로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 세정조(21) 내에 수용한 후, 세정조(21)를 초임계 건조 용기(22) 내에 슬라이딩시킨다. 그리고 도 13의 (a)에 도시하는 바와 같이 제1 유로(581) 및 배출로(582)의 각 개폐 밸브(583, 584)를 개방(「O」)으로 하여 제1 유로(581)로부터 SC1을 공급하고, 웨이퍼(W)의 세정 처리를 개시한다. 이때 세정조(21) 내가 SC1액으로 채워진 상태가 되도록, 제1 유로(581)로부터의 SC1액의 공급량을 배액로(582)로부터의 추출량보다도 많게 하고, 또한, 예컨대 제2 유로(521)를 일차적으로 대기측에 개방하여 배기를 하면 좋다.
그리고 세정조(21) 내가 SC1액으로 채워진 상태가 되면, 제1 유로(581)로부터의 공급량과 배액로(582)로부터의 추출량의 밸런스를 맞추고, 제2 유로(521)의 개폐 밸브(523)를 폐쇄(「S」)로 하여 알칼리성 약액 세정을 계속한다. 이 후, DIW→DHF액→DIW의 순으로 세정조(21) 내를 각종 약액 및 린스액으로 치환하면서 세정 처리를 실행하고, 마지막으로 세정조(21) 내를 IPA로 치환한 상태로 세정 처리를 끝낸다.
세정 처리를 끝내면, 도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이 제1 유로(581)의 개폐 밸브(583)을 폐쇄(「S」)로 하는 한편, 제2 유로(521)의 개폐 밸브(523)를 개방(「O」)으로 하여 초임계 상태의 CO2를 공급하고, 세정조(21) 내의 IPA를 배출로(582)측으로 압출하여 웨이퍼(W)의 초임계 건조 처리를 실행한다. 세정조(21) 내의 초임계 CO2에의 치환이 완료하면, 제2 유로(521)측의 개폐 밸브(523)를 폐쇄(「S」)로 하여 초임계 CO2의 공급을 정지하는 한편, 배출로(582)로부터 초임계 CO2를 배출하여 초임계 건조 처리를 끝낸다[도 13의 (c)]. 본 예에 따른 웨이퍼 처리 장치(2)에 의하면, 세정조(21)를 초임계 건조 용기(22) 내에 수용한 상태로 세정 처리를 실행하기 때문에, 세정조(21)의 외벽면을 세정액이나 린스액과 접촉시키지 않고, 세정조(21)의 오염을 방지할 수 있다.
이상에 설명한 각 예에서는 CO2를 초임계의 상태로 공급하여, 웨이퍼(W)를 침지한 액체(예컨대, IPA)를 치환함으로써 건조한 상태의 웨이퍼(W)를 얻고 있지만, 초임계 건조 처리에 이용되는 초임계 유체는 CO2의 예에 한정되지 않는다. 예컨대 하이드로플루오로에테르(Hydrofluoroethers: 이하, HFE라 함)를 이용하여도 좋다.
도 14의 (a)∼도 14의 (c)는 초임계 유체로서 HFE를 이용하는 웨이퍼 처리 장치(2)의 예를 도시하고 있다. 이들 도면에 도시한 웨이퍼 처리 장치(2)는, 도 1∼도 10에 도시한 웨이퍼 처리 장치(2)와 거의 동일한 구성을 구비하고 있지만, HFE가 제1 유로(581)로부터 액체의 상태로 공급되는 점과, 초임계 건조 용기(22)측의 내부 유로(223)는 배출로(582)(유체 배출부)에 접속되어 있는 점이 다르다. 여기에서 제1 유로(581)는, 초임계 유체를 얻기 위한 액체인 HFE를 세정조(21)에 공급하는 유체 공급부의 역할을 완수하고 있다. 또한, 예컨대 세정조(21)의 바닥판이나 측벽에는, 세정조 내의 HFE를 가열하기 위한 히터(216)가 마련되어 있다. 히터(216)는 액체의 HFE를 초임계 상태로 하며, 그 초임계 상태를 유지하기 위한 가열부에 상당한다.
본 예에 따른 웨이퍼 처리 장치(2)는, 도 14의 (a)에 도시하는 바와 같이 세정조(21)를 초임계 건조 용기(22)의 앞쪽에 인출한 세정 처리 위치에서 각종 약액이나 린스액을 오버 플로우시키면서 알칼리성 약액 세정(SC1액)→린스 세정(DIW)→산성 약액 세정(DHF액)→린스 세정(DIW)→IPA 치환이 행해진다. 그리고 IPA로 채워진 세정조(21)에 제1 유로로부터 HFE가 액체의 상태로 공급되고, HFE로 채워진 상태로 세정조(21)를 초임계 건조 용기(22) 내로 이동시킨다.
도시의 편의상, 도 14의 (a)∼도 14의 (c)에는 도시하고 있지 않지만, 본 예에서의 초임계 건조 용기(22)의 저장 공간(221)은, 세정조(21)보다도 크게 형성되어 있다. 그리고 세정조(21)를 저장 공간(221) 내에 저장하면, 세정조(21)의 상방측에는, 저장 공간(221)의 용적 전체의 예컨대 2할 정도의 크기의 간극이 형성되도록 되어 있다. 이 상태로 히터(216)를 작동시키면 세정조(21) 및 저장 공간(221) 내가 고온, 고압이 되어 HFE가 초임계 상태로 되고, 웨이퍼(W)의 초임계 건조 처리가 실행된다[도 14의 (b)].
그 후, 배출로(582)의 개폐 밸브(584)를 개방(「O」)으로 하여 초임계 상태의 HFE를 배출함으로써, 건조한 상태의 웨이퍼(W)를 추출하는 것이 가능해진다[도 14의 (c)]. 이때 제1 유로(581)로부터 퍼지 가스를 공급하여도 좋다. 초임계 유체로서 HFE를 이용하는 본 예에서, 웨이퍼(W)의 표면은, 초임계 유체를 얻기 위한 액체(액체 HFE)→초임계 유체(초임계 HFE)의 순으로 주위의 상태가 변화하여, 기액 계면이 형성되지 않고 건조한 상태가 된다.
이상에 설명한 각 실시형태에서는, 세정조(21)를 초임계 건조 용기(22)의 외측으로 인출할 수 있는 구성으로 하였지만, 세정조(21)를 초임계 건조 용기(22)의 내부에 수용한 상태로 고정한 구조로 하여도 좋다. 도 15의 (a)∼도 15의 (d)의 예에서는, 웨이퍼(W)를 가로 배치의 상태로 수용하는 세정조(21)를 초임계 건조 용기(22) 내에 고정한 웨이퍼 처리 장치(2)의 예를 도시하고 있다.
도 15의 (a)에 도시하는 바와 같이 본 예에 따른 웨이퍼 처리 장치(2)에서는 예컨대 세정액 공급로(271)로부터 세정액이나 린스액의 공급을 행하고, 배출로(272)로부터 세정액의 배출을 행함으로써 초임계 건조 용기(22) 내에 세정액 등을 오버 플로우시키지 않고 세정 처리를 행한다.
또한 세정 처리를 행하고 있는 기간 중에는, 세정조(21) 및 초임계 건조 용기(22)의 상면을 개방한 상태로 하고, 초임계 건조 용기(22)의 개구부로부터 예컨대 청정 공기의 다운 플로우를 취입하며, 세정조(21)의 측벽과 초임계 건조 용기(22)의 측벽 사이의 공간을 통류시켜, 초임계 건조 용기(22)의 바닥면에 마련된 배출로(273)로부터 배기한다. 이와 같이 세정조(21)의 주위에 다운플로우가 형성되어 있음으로써, 세정조(21)에 공급되는 약액 증기의 주위에의 확산을 방지할 수 있다.
이렇게 해서 세정 처리를 끝내면 세정조(21) 내를 IPA로 치환하고, 또한 이 IPA를 HFE로 치환하여, 세정액 공급로(271), 배출로(272, 273)를 폐쇄(「S」)로 하며, 구획 부재인 개폐 덮개(26)로 초임계 건조 용기(22)를 밀폐한다[도 15의 (b)]. 계속해서, 예컨대 초임계 건조 용기(22)의 측벽면 및 바닥판에 마련된 히터(224)에 급전부(41)로부터 전력을 공급하여 초임계 건조 용기(22) 및 세정조(21) 내를 가열하여, HFE를 초임계 상태로 하여 웨이퍼(W)를 건조시킨다[도 15의 (c)]. 그 후, 각 배출로(272, 273)를 개방(「O」)으로 하여 HFE를 배출하여, 건조한 웨이퍼(W)를 추출하는 것이 가능해진다[도 15의 (d)].
본 예에서는 세정액 공급로(271)가 초임계 유체를 얻기 위한 액체인 HFE를 공급하는 유체 공급부의 기능을 겸비하고 있으며, 배출로(272, 273)가 유체 배출부에 상당한다.
한편, 도 16의 (a)∼도 16의 (d)는 세정조(21)를 초임계 건조 용기(22) 내에 고정한 웨이퍼 처리 장치(2)의 예에서, 세정조(21) 및 초임계 건조 용기(22) 내를 세정액이나 린스액으로 채운 상태로 세정 처리를 행하는 경우의 예를 도시하고 있다. 본 예에서는, 세정조(21)의 바닥면에 세정액 공급로(271)가 마련되어 있고, 또한 개폐 덮개(26)에는 초임계 건조 용기(22)의 외부의 분위기와 연통한 기체 유로(261)가 마련되며, 배출로(273)는 예컨대 초임계 건조 용기(22)의 바닥면에만 마련되어 있는 점이 도 15의 각 도면에 도시한 웨이퍼 처리 장치(2)와 다르다.
본 예에 따른 웨이퍼 처리 장치(2)에서는, 웨이퍼(W)를 세정조(21) 내에 수용하면, 개폐 덮개(26)를 폐쇄하고 나서 약액(예컨대, SC1액)의 공급을 개시한다. 그리고 세정조(21)로부터 약액을 오버 플로우시키며, 배출로(273)의 약액의 배출량을 조절하여 초임계 건조 용기(22) 내 전체, 바꾸어 말하면 세정조(21) 내 및 이 세정조(21)의 주위의 공간 전체가 세정액으로 채워진 상태로 한다. 이때 기체 유로(261)를 외부 분위기에 연통시킴으로써, 초임계 건조 용기(22) 내의 기체를 외부로 배출하여 세정액으로 치환할 수 있다.
그리고 도 16의 (a)에 도시하는 바와 같이, 초임계 건조 용기(22) 내가 세정액으로 채워지면, 기체 유로(261)를 폐쇄하여 세정액의 공급량과 배출량의 밸런스를 맞추고, 세정액 공급로(271)로부터 공급하는 액체를 SC1액→DIW→DHF액→DIW의 순으로 전환하여 세정 처리를 실행한다. 본 예에서는, 세정액 및 린스액이 세정조(21)로부터 오버 플로우하고, 세정조(21)의 측벽과 초임계 건조 용기(22)의 측벽 사이의 공간을 통류하여 배출로(273)로부터 배출된다. 이 때문에, 이들 세정액, 린스액과 접하는 세정조(21) 및 초임계 건조 용기(22)의 부재 표면을 세정하여, 청정한 환경 하에서 웨이퍼(W)의 건조 처리를 개시할 수 있다.
세정 처리를 끝내면, 초임계 건조 용기(22) 내를 IPA로 치환하고, 또한 IPA를 HFE로 치환한다. 그리고 기체 유로(261)를 일시적으로 개방하여 외부 분위기를 취입하여 HFE의 액레벨을 조절하여, 초임계 건조 용기(22)의 내부 용적의 8할 정도가 HFE로 채워진 상태로 한다[도 16의 (b)]. 그 후, 모든 유로(271, 273, 261)를 폐쇄하고, 급전부(41)로부터 전력을 공급하여 히터(224)에 의해 초임계 건조 용기(22) 및 세정조(21) 내를 가열하면, HFE가 초임계 상태로 되어 웨이퍼(W)가 건조한 상태가 된다[도 16의 (c)]. 그 후, 각 배출로(273)를 개방하고 HFE를 배출하여, 건조한 웨이퍼(W)를 추출하는 것이 가능해진다[도 16의 (d)].
본 예에서는 세정액 공급로(271)가 초임계 유체를 얻기 위한 액체인 HFE를 공급하는 유체 공급부의 기능을 겸비하고 있고, 배출로(273)가 유체 배출부에 상당한다.
이들 도 15의 (a)∼도 15의 (d), 도 16의 (a)∼도 16의 (d)에 도시한 예에 의하면, 초임계 건조 용기(22) 내에 세정조(21)가 고정되어 있기 때문에, 세정조(21) 전체를 이동시키는 대규모의 구동 기구를 마련하지 않아도 된다. 또한, 이들 예에서는 세정조(21) 내에 웨이퍼(W)를 가로 배치로 수용하는 예를 도시하였지만, 도 6에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)를 세로 배치로 수용하는 세정조(21)를 초임계 건조 용기(22) 내에 고정하여도 좋다.
이상에서 설명한 각 실시형태에서는, 초임계 건조 처리에 이용하는 초임계 유체 또는 초임계 유체를 얻기 위한 액체로서, CO2나 HFE를 채용한 예를 도시하였지만, 해당 처리에 적용 가능한 유체는 이들 예에 한정되지 않는다. 또한 전술한 예에서는, 유체를 초임계 상태로 하기 위해, 또는 그 초임계 상태를 유지하기 위해, 승압 펌프(532)(가압부)를 이용하여 세정조(21) 내를 가압하거나, 히터(216, 224)(가열부)에 의해 세정조(21) 내를 가열하거나 하는 예를 도시하였지만, 이들 가압부나 가열부를 조합시켜 유체를 초임계 상태로 하고, 또한 그 상태를 유지하여도 좋은 것은 물론이다.
W: 웨이퍼 1: 웨이퍼 처리 시스템
120: 웨이퍼 처리실 2: 웨이퍼 처리 장치
21: 세정조 214: 웨이퍼 유지부
22: 초임계 건조 용기 3: 웨이퍼 반송 기구
4: 제어부 53: CO2 공급부
531: CO2 공급로 532: 승압 펌프
54: 알칼리성 약액 공급부 55: 산성 약액 공급부
56: DIW 공급부 57: 전환 밸브
571: 세정액 공급로 581: 제1 유로
6: FOUP

Claims (13)

  1. 기판을 수용하며, 세정액을 통류시켜 상기 기판을 세정하기 위한 세정조와,
    이 세정조를 수용하고, 상기 기판에 대하여 초임계 유체에 의한 처리를 행하기 위한 처리 용기를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세정조 내에 초임계 유체를 얻기 위한 액체 또는 초임계 유체를 공급하는 유체 공급부와,
    상기 세정조 내의 유체를 배출하기 위한 유체 배출부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 초임계 유체를 얻기 위한 액체를 가열함으로써 상기 액체를 초임계 상태로 하고, 또는 상기 초임계 유체를 가열함으로써 초임계 상태를 유지하는 가열부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 초임계 유체를 얻기 위한 액체를 가압함으로써 상기 액체를 초임계 상태로 하고, 또는 상기 초임계 유체를 가압함으로써 초임계 상태를 유지하는 가압부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정조가 처리 용기의 외부에 위치하는 상태와 처리 용기의 내부에 위치하는 상태 중 한쪽을 선택하기 위해 세정조와 처리 용기를 상대적으로 이동시키는 구동부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 세정조가 처리 용기의 외부에 위치하는 상태로 기판의 세정이 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 세정조가 처리 용기의 내부에 위치하는 상태로 기판의 세정이 행해지고, 상기 세정조가 처리 용기의 외부에 위치하는 상태로 상기 세정조에 대하여 기판의 전달이 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 세정조에는 상기 처리 용기를 폐쇄하기 위한 덮개부가 부착되고,
    상기 구동부는, 세정조를 처리 용기 내에 반입하여 상기 덮개부에 의해 처리 용기를 폐쇄하며, 또한 세정조를 처리 용기 내로부터 인출하여 처리 용기를 개방하도록, 상기 세정조와 처리 용기를 상대적으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정조는 처리 용기의 내부에 마련되고,
    상기 처리 용기에는, 구획 부재로 개폐되는 반입출구가 형성되며, 이 반입출구를 통해 처리 용기의 외부와 세정조 사이에서 기판의 전달이 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정조는, 상면이 개구하며, 기판을 세로 배치로 수용하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 기판을 수용한 세정조에 세정액을 통류시켜 상기 기판을 세정하는 공정과,
    상기 세정조를 처리 용기 내에 수용한 상태로, 상기 기판에 대하여 초임계 유체에 의한 처리를 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판을 세정하는 공정은 상기 세정조가 처리 용기의 외부에 위치하는 상태로 행해지고, 상기 기판을 세정하는 공정의 다음에, 이 세정조와 처리 용기를 상대적으로 이동시켜, 상기 세정조를 처리 용기의 내부에 위치시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 기판을 세정하는 공정은 상기 세정조가 처리 용기의 내부에 위치하는 상태로 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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