JP6431208B2 - 基板液処理装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体用基板をエッチング及び洗浄する装置に関し、より詳しくは、基板の処理面に供給される処理液の使用量を最小化しながら、均一な液処理のための基板液処理装置及び方法に関するものである。
半導体素子製造のためには、基板上に多層の薄膜を形成するのにエッチング及び洗浄工程は必須である。
一般に、湿式エッチング及び洗浄装置は、基板を支持するチャックが設けられたテーブルを回転させながら、基板に処理液や洗浄液を供給し、エッチング工程と洗浄工程を遂行し、テーブル縁にカップ構造を有する処理液回収部を利用して処理液と洗浄液を回収する。
一方、従来の基板液処理装置は、処理液の均一な噴射のために、処理面が上部に向かうように支持した基板上部で基板中心に沿ってノズルをスイングさせ、処理面に処理液を均一に供給した。しかし、基板の上部から処理液を供給すると、高温液処理時や揮発性の強い薬液を使用する場合、薬液の蒸発や揮発により薬液の消耗量が増大し、処理チャンバー内部にヒュームがたくさん発生されるという問題があった。
従来の別の基板液処理装置は、処理面が下部に向かうように基板を支持した状態でテーブル上部から処理面の１点以上の位置に処理液を噴射した。
しかし、このような１点以上の位置に噴射することだけでは、基板とテーブルと間の雰囲気を均一に制御するのが困難であり、これにより、処理面の均一な液処理が困難であるという問題があった。
一方、基板に蒸着された薄膜やフォトレジストなどの除去効率を向上させるためには、室温に近い処理液を処理面に供給した後、基板を加熱し、基板と処理液が２００℃〜２４０℃の高温に加熱された状態で液処理した。
しかし、室温の処理液を処理面に供給した状態で、ヒーターを加熱して液処理する場合に、基板パターン形状に不良が生じ、基板の液処理過程で不良がたくさん発生した。
また、高温で基板の液処理を完了した後、相対的に低い温度の脱イオン水を供給すれば、加熱された処理液と脱イオン水との急激な温度差による形状変形によりチャックから基板が離脱するか、処理液の温度が急速に低くなるにつれて、処理液の粘度が高くなり、パーティクルが発生するという問題があった。
前述したような背景技術の問題点を解決するために、本発明は、処理液の使用量を最小化しながらも基板とテーブルと間の処理空間の雰囲気を均一にし、基板の液処理効率を向上させ得る基板液処理装置を提供することにその目的がある。
また、本発明は、処理面に処理液を供給した状態で、ヒーターを加熱させ、液処理することにおいて、基板パターン形状に不良が発生することを防止することができる基板液処理方法を提供することにその目的がある。
また、本発明は、基板に処理液を供給し、高温で液処理した後、相対的に温度が低いリンス液を供給する前に、基板の温度を低くすることによって、パーティクル問題や基板の破損を防止することができる基板液処理方法を提供することにその目的がある。
前述したような課題を解決するための本発明の基板液処理装置は、基板の処理面に処理液を供給し、液処理する基板液処理装置において、テーブル上部に前記処理面が下部に向かうように、前記基板を離隔して支持する基板支持部；前記テーブルを回転させる回転軸を駆動する回転駆動部；及び前記テーブルと前記基板と間の処理空間に気体が混合されたミスト状の処理液又は蒸気状の処理液を供給する処理液供給部；を含む。
好ましくは、前記処理液供給部は、前記テーブル上部で前記処理面に向けて処理液を噴射する。
好ましくは、前記処理液供給部は、液体状態の処理液と非活性気体とを混合して、噴射する。
好ましくは、前記処理液は、２種以上の薬液からなり、前記処理液供給部は、前記薬液を混合した後噴射する前に、前記非活性気体と混合して噴射する。
好ましくは、前記基板又は前記処理液の少なくともいずれか一つを加熱する加熱部を更に含む。
好ましくは、前記加熱部は、前記基板の上部に備えられるヒーターで構成される。
好ましくは、前記処理液供給部は、処理液貯蔵部から処理液が供給される処理液供給管及び前記処理液供給管から供給された処理液を噴射する１以上のノズル部を含む。
好ましくは、前記処理液供給管は、前記回転軸内部の中空部内に備えられる。
好ましくは、前記ノズル部は、前記基板の半径方向に行くほど処理液の噴射量が増加するように構成される。
好ましくは、前記ノズル部は、前記処理液供給管の上端に連結された本体部及び前記本体部に処理面に向けて処理液を噴射する１以上の噴射口を備える噴射部を含む。
好ましくは、前記ノズル部の少なくともいずれか一つは、前記本体部の中心軸が前記テーブルの回転軸線からずれるように配置される。
好ましくは、前記噴射口のうちどれか一つは、前記処理面の回転中心に向かって処理液を斜めに噴射するように配置される。
好ましくは、前記噴射口の少なくとも２個の噴射口は、前記本体部の中心軸を基準にして異なる半径方向に処理液を噴射するように配置される。
好ましくは、前記回転中心に処理液を噴射する噴射口を除いた２以上の残りの噴射口は、前記処理面の同一半円に処理液を斜めに噴射するように配置される。
好ましくは、前記噴射口の少なくとも２個の噴射口は、それぞれの直径サイズが異なるように形成される。
好ましくは、前記噴射口の少なくとも２個の噴射口は、それぞれの中心軸と前記本体部の中心軸と間の傾斜角が異なるように形成される。
好ましくは、前記傾斜角が大きい噴射口の直径は、傾斜角が小さい他の噴射口の直径より大きく形成される。
好ましくは、前記ノズル部は、複数個が備えられ、前記複数のノズル部は、前記処理面に処理液が噴射される打撃面が異なる。
好ましくは、前記複数のノズル部の一つは、前記処理面の外郭部に処理液を噴射し、他の一つは、内廓部に処理液を噴射する。
好ましくは、前記複数のノズル部のそれぞれの流量と圧力の少なくともいずれか一つを制御するノズル制御部を更に含む。
好ましくは、前記ノズル部は、前記処理液供給管上端に連結された本体部及び前記本体部に基板の半径方向にスリットが形成された噴射部を含む。
好ましくは、前記本体部は、前記テーブル上部で基板の半径方向に延長形成される。
好ましくは、前記本体部は、前記テーブル上部の中央部で折り曲げられたカンチレバー形状からなる。
好ましくは、前記本体部は、前記テーブル上部の中央部を中心にする扇形形状を有する。
好ましくは、前記スリットは、前記基板の半径方向に行くほど間隔が広がるように形成される。
好ましくは、前記本体部は、前記テーブル上部の中央部で基板の半径方向に分岐された２以上の分岐管からなる。
好ましくは、前記本体部は、直径方向に分岐された第１、第２分岐管からなる。
好ましくは、前記第１、第２分岐管の長さは、同じである。
好ましくは、前記第１、第２分岐管の長さは、異なるように形成される。
前述したような他の課題を解決するための本発明の基板液処理方法は、基板を回転させながら処理液を供給し、処理面を液処理する基板液処理方法において、テーブル上部に前記処理面が下部に向かうように、前記基板を離隔して支持する基板支持ステップ；前記基板又は基板に提供される処理液の少なくともいずれか一つを加熱する加熱ステップ；及び前記テーブルと前記基板と間の処理空間に、気体が混合されたミスト状の処理液又は蒸気状の処理液を供給し、前記処理面を液処理する液処理ステップ；を含む。
好ましくは、前記基板支持ステップ以降に、前記テーブルと前記基板と間の処理空間に気体が混合されたミスト状の処理液又は蒸気状の処理液を供給する処理液予備供給ステップを更に含む。
好ましくは、前記処理液予備供給ステップは、処理液を１秒〜１５秒間供給する。
好ましくは、前記処理液予備供給ステップは、処理液を３０℃〜２００℃で供給する。
好ましくは、前記処理液は、ＳＰＭ（Sulfuric acid peroxide mixture；硫酸と過酸化水素水との混合物）であり、前記処理液予備供給ステップで、硫酸と過酸化水素水とを反応させ、反応熱による高温の処理液を供給する。
好ましくは、前記液処理ステップは、前記基板の回転と同時に又は前記基板が回転した後に開始される。
好ましくは、前記液処理ステップ以降に、第１温度のリンス液を供給し、前記処理面を洗浄する第１洗浄ステップ；前記第１温度より低い第２温度のリンス液を供給し、前記処理面を洗浄する第２洗浄ステップ；を更に含む。
好ましくは、前記液処理ステップ以降に、前記基板の上部に設けられたヒーターを動作させながら、前記処理面にリンス液を供給した後、前記ヒーターの動作を終了した状態で、前記処理面に前記リンス液を供給する洗浄ステップ；を更に含む。
好ましくは、前記処理液は基板処理面のエッチング工程又はＰＲストリップ工程に用いられる薬液であり、前記リンス液は脱イオン水である。
本発明の基板液処理装置によれば、テーブルと基板と間の処理空間に気体を混合したミスト状の処理液又は蒸気状の処理液を供給することによって、処理空間の雰囲気を均一にすることができる。
また、本発明は、様々な傾斜角、半径方向、直径を有する噴射口を備えることによって、処理面に均一な処理液を供給することができる。
また、本発明は複数のノズル部を備えることによって、各ノズル部の流量又は圧力を制御することができる。
また、本発明は、スリット形態の噴射口を備えることによって、基板とテーブルと間処理空間に処理液を均一に噴射することができる。
また、本発明は、高温の処理液を処理面に供給した状態で、ヒーターを加熱させることによって、基板を液処理する過程で基板パターン形状に不良が生じることを防止することができる。
また、本発明は、第１温度のリンス液を供給した後、第１温度より低い第２温度のリンス液を供給して処理面を洗浄することによって、急激な温度差によるパーティクル発生を抑制することができる。
また、本発明は、リンス液を供給する過程でヒーターの動作を終了することによって、供給されるリンス液の温度が少しずつ低くなり、急激な温度差によるパーティクル発生を抑制することができる。
本発明の第１実施例に係る構成図である。 本発明の第１実施例に係るノズル部を示す平断面図である。 本発明の第１実施例に係るノズル部を示す平面図である 図３のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 図３のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の第１実施例に係る噴射口の打撃面を示す平面図である。 本発明の第２実施例に係る構成図である。 本発明の第２実施例に係る噴射口の打撃面を示す平面図である。 本発明の第３実施例に係る構成図である。 本発明の第３実施例に係るノズル部を示す平断面図である。 本発明の第４実施例に係るノズル部を示す平断面図である。 本発明の第５実施例に係る構成図である。 本発明の第５実施例に係るノズル部を示す平断面図である。 本発明の第６実施例に係る構成図である。 本発明の第６実施例に係るノズル部を示す平断面図である。 本発明の実施例に係る基板液処理方法の流れ図である。 本発明の別の実施例に係る基板液処理方法の流れ図である。 本発明の更に別の実施例に係る基板液処理方法の流れ図である。
以下では、本発明の実施例を、図面を参照して具体的に説明する。本発明の基板液処理装置は第１〜第６実施例に分けることができ、各実施例の構成要素は、基本的に同じであるか、一部構成において差がある。また、本発明の種々の実施例において同じ機能と作用をする構成要素については、図面上の図面番号を同様に使用する。
本発明の第１実施例に係る本発明は、基板の処理面に処理液を供給して液処理する基板液処理装置であり、図１、図２に示されるように大きく、基板支持部１０、回転駆動部２０、処理液供給部３０、リンス液供給部４０、処理液回収部５０及び加熱部６０からなる。
基板支持部１０は、テーブル１１上部に基板Ｗを離隔して支持する。テーブル１１上部の郊外周辺には、複数個のチャックピン１２が設けられ、基板Ｗを内側に支持し、基板Ｗの処理面は下部に向かって支持される。
回転駆動部２０は、テーブル１１下部の回転軸２１を駆動させ、テーブル１１を回転させる。従って、チャックピン１２により支持された基板Ｗも回転する。回転軸２１の内部には中空部２２が形成されている。この中空部２２は、基板Ｗを液処理するための処理液やリンス液、不活性気体などを供給する通路役割を果たす。
処理液供給部３０は、テーブル１１上部で処理面に向けて処理液を噴射する。具体的にテーブル１１と基板Ｗと間の処理空間に気体が混合されたミスト状の処理液又は蒸気状の処理液を供給し、処理液と気体とを混合して噴射するために二流体ノズルを使用することができる。このように、限定された処理空間に処理液を供給することによって、高温液処理する場合や揮発性の強い処理液を使用する場合、処理液の蒸発や揮発を最小化することができ、ヒュームの発生を抑制することができる。
ここで、「ミスト状」とは、処理液が気体と混合され、液滴状態で処理空間に噴射された状態を意味し、「蒸気状」とは、処理液が臨界温度より低い温度で気化された状態を意味する。
リンス液供給部４０は、処理面に向かうように基板Ｗとテーブル１１と間の処理空間にリンス液を噴射し、処理面を洗浄する。
テーブル１１と基板Ｗと間の処理空間に供給された処理液は、テーブル１１と基板Ｗの回転による遠心力と、チャンバー下部から作動する排気圧力により処理空間全体領域に均一に供給される。
このとき、テーブル１１と基板Ｗと間の間隔を狭く設定すれば、処理液が噴射されて滞留する処理空間が狭いので、処理液の供給量を最小化することができる。特に、処理液が高温で供給されるか、処理液の揮発性が大きくても処理空間を通過して側方で排出されるので、処理液が処理面との接触量が大きくなり、その分だけ処理液使用量が低減される。
処理液回収部５０は、テーブル１１の縁に設けられ、基板Ｗから排出される処理液やリンス液を回収できるように上部が内側に突出した１以上のカップ５１、５２を備える。
加熱部６０は、基板Ｗの液処理効率を向上させるために、基板Ｗの上部に設けられ、基板Ｗを加熱する。加熱部６０は、基板Ｗの上部に設けられる以外に、基板Ｗ下部に設けられるか、処理液を直接加熱するヒーターで構成され得る。
以下では、本発明の基板液処理装置を構成する処理液供給部とリンス液供給部の構造と特徴により第１〜第５実施例に分けて詳しく説明する。
本発明の第１実施例に係る基板液処理装置は、図１〜図６に示されるように構成される。
処理液供給部３０は、処理液貯蔵部３３、処理液供給管３２、ノズル部３１及びガス貯蔵部３４からなる。
処理液貯蔵部３３は、基板を液処理するための処理液を保存する。このとき、処理液は、基板Ｗ処理面のエッチング工程又はＰＲストリップ工程に用いられる薬液であってもよい。
処理液供給管３２は、回転軸２１内部の中空部２２内に備えられ、処理液貯蔵部３３から処理液が供給される。
ノズル部３１は、処理液供給管３２から供給された処理液を処理面に等しく供給するように、基板Ｗとテーブル１１と間の処理空間に噴射する。このとき、基板Ｗの半径方向に行くほど基板Ｗの面積が広がるので、処理液の噴射量が増加することが好ましい。ノズル部３１は、本体部３５及び噴射部３６で構成され、１以上が備えられる。
本体部３５は、処理液供給管３２上端に連結され、図２に示されるように、テーブル１１上部に配置され、本体部の中心軸Ａ１がテーブル１１の回転軸線からずれるように配置される。これにより、処理面中心に噴射される処理液の入射角を増大させ、処理液が処理面に噴射された後、テーブルに落下せずに、基板Ｗの遠心力によって処理面に沿って均一に供給される。本体部の中心軸Ａ１は、図４〜図６に示した本体部３５の垂直方向中心軸線を意味する。
この本体部３５内部で処理液は非活性気体と混合され、ミスト状又は蒸気状になる。液体と気体とを混合して噴射する二流体ノズル構造は、公知の技術に該当するので具体的な説明は省略する。
噴射部３６は、本体部３５に形成され、処理面に向けて処理液を噴射する１以上の噴射口からなる。
噴射口の少なくともいずれか一つは、処理面の回転中心に向けて処理液を斜めに噴射するように配置する。これにより、処理面の中心に噴射された処理液が基板Ｗの回転によって処理面に沿って均一に供給される。
噴射口の少なくとも２個の噴射口は、本体部の中心軸Ａ１を基準にして異なる半径方向に処理液を噴射するように配置される。これにより、噴射口を同じ方向に配置することに比べ、ノズル本体部３５のサイズを小さく形成することができ、基板Ｗの処理面の全体にかけて一定量の処理液を供給することができる。
噴射口の少なくとも２個の噴射口は、それぞれの直径サイズを異なるように形成される。これにより、各噴射口に対する処理液の噴射量を調節することができる。
噴射口の少なくとも２個の噴射口は、それぞれの中心軸Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と本体部の中心軸Ａ１と間の傾斜角θ１、θ２、θ３、θ４を異なるように形成する。これにより、処理面の中央部と外郭部に処理液を均等に供給することができる。ここで、中心軸Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、各噴射口の中心を延長した線を意味する。
このとき、傾斜角が大きい噴射口の直径は、傾斜角が小さい他の噴射口の直径より大きく形成することができる。これにより、処理面の半径方向に行くほど処理液の噴射量が多くなるようにすることができる。
第１実施例のノズル部３１を図３〜図６を参照して具体的に説明すれば、本体部３５は、キャップ状のノズルで形成され、噴射部３６は、第１〜第４噴射口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄからなる。
第１噴射口３６ａは、処理面の回転中心に向けて処理液を斜めに噴射するように中心軸Ｃ１が本体部の中心軸Ａ１と第１傾斜角θ１を有し、処理面の回転中心に向かうように配置される。
第４噴射口３６ｄは、中心軸Ｃ４が本体部の中心軸Ａ１と第４傾斜角θ４を有し、第１噴射口３６ａの逆方向に向けて処理液を噴射するように配置される。
第２、第３噴射口３６ｂ、３６ｃは、それぞれの中心軸Ｃ２、Ｃ３が本体部の中心軸Ａ１と第２、第３傾斜角θ２、θ３を有し、第４噴射口３６ｄ側に近接するように、即ち、図５、図６の図面上において、それぞれ第１、第２四分面に配置される。処理面の回転中心に処理液を噴射する第１噴射口を除いた残りの噴射口は、処理面の同一半円に処理液を噴射する。これにより、処理面に噴射される処理液を偏重させ、処理面に発生されたパーティクルを効果的に除去することができる。
それぞれの噴射口は、異なる半径方向に噴射され、異なる傾斜角を有しており、斜めに噴射される。従って、回転する基板Ｗの遠心力によって処理液が処理面に等しく供給され、液処理ステップを均一に行うことができる。
４個の噴射口のうちの第１噴射口３６ａは、処理面の回転中心に処理液を噴射するように配置され、残りの噴射口を比較すると、噴射口の傾斜角は、第４、第３、第２傾斜角θ４、θ３、θ２の順に大きく配置され、第４噴射口３６ｄが処理面の最端位置に近く処理液を噴射する。
噴射口の直径は、第４、第３、第２噴射口３６ｄ、３６ｃ、３６ｂ順で大きく形成され、傾斜角が大きいほど直径を大きく形成する。即ち、処理面の半径方向に行くほど処理面積が広がるの、で傾斜角が大きいほど直径を大きく形成することが好ましい。しかし、状況に応じては、他の傾斜角を有してもよく、同じ直径を有していてもよい。
噴射口の打撃面３７は、図７に示されるように、処理面の半径方向に行くほど処理面に噴射される入射角が大きく、大きい直径を有するので、第４、第３、第２噴射口３６ｄ、３６ｃ、３６ｂ順に広い。
一方、前述した第１実施例は例示に過ぎなく、処理面に処理液が等しく供給されるものであれば、噴射口の個数、方向、傾斜角及び直径を調節できるということは勿論である。
ガス貯蔵部３４は、処理液がミスト状で噴射されるように処理液と混合されるガスを保存する。このとき、ガスは、窒素のような非活性気体であってもよい。
処理液供給部３０は、液体状態の処理液と非活性気体とを混合し、第１〜第４噴射口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄを介して噴射することによって、基板Ｗとテーブル１１と間の処理空間に均一に噴射することができ、これにより、回転する処理面に等しく供給することができる。このとき、処理液が２種以上の薬液である場合、これらを別途の混合装置で混合した状態で、噴射直前に非活性気体と混合して、噴射する。例えば、液処理装置がＳＰＭ（Sulfuric acid peroxide mixture；硫酸と過酸化水素水との混合物）処理装置である場合、硫酸と過酸化水素とを別途の混合装置で混合した後、噴射直前に窒素と混合して、ミスト状で噴射することができる。このとき、硫酸と過酸化水素とを噴射直前に混合して、発熱反応による高温のミスト状で噴射することもできる。
リンス液供給部４０は、リンス液貯蔵部４３、リンス液供給管４２及びリンス液ノズル４１からなる。
リンス液貯蔵部４３は、基板を液処理した後、基板を洗浄するためのリンス液を保存する。このとき、リンス液は脱イオン水であってもよい。リンス液供給管４２は、回転軸２１内部の中空部２２内に備えられ、リンス液貯蔵部４３からリンス液が供給される。リンス液ノズル４１は、リンス液供給管４２から供給されたリンス液を基板Ｗとテーブル１１と間の処理空間に噴射する。
このようなリンス液供給部４０は、処理液供給部３０の経路を邪魔しないように備えられる。
本発明の第２実施例は、第１実施例と対比して、複数のノズル部を備えるという差がある。以下では、第１実施例と差を有する構成要素を中心に図８、図９を参照して説明する。
ノズル部３１ａ、３１ｂは、複数個で備えられてもよく、第２実施例では二つのノズル部３１ａ、３１ｂを備えた。
それぞれのノズル部３１ａ、３１ｂは、処理面に処理液が噴射される打撃面が異なるように処理液を噴射する。このとき、一つのノズル部３１ａは、処理面の外郭部に処理液を噴射し、他の一つのノズル部３１ｂは処理面の内廓部に処理液を噴射するように備えられる。
具体的に、図９に示されるように、一つのノズル部３１ａは、処理面の外郭部に位置した打撃面３７ｃ、３７ｄに向けて処理液を噴射する噴射口を備え、他の一つのノズル部３１ｂは、処理面の内廓部に位置した打撃面３７ａ、３７ｂに向けて処理液を噴射する噴射口を備える。
これにより、処理面の外郭部に、内廓部に比して、より多い量の処理液を供給することができる。
ノズル制御部は、前述したようなノズル部３１ａ、３１ｂのそれぞれの流量と圧力の少なくともいずれか一つを制御する。
これによれば、複数のノズル部３１ａ、３１ｂそれぞれの流量と圧力を個別的に調節することができ、処理面全体に均一な処理液を供給することができるように打撃面３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの位置別に処理液の供給流量や圧力を調節することができる。もし、一つのノズル部を備えた場合、特定の打撃面の位置に供給される処理液の流量や圧力を変更するために、当該噴射口の大きさを変えれば、他の噴射口から噴射される処理液の流量と圧力が変わり、噴射口の噴射量を個別的に調節するのが困難になる。
複数のノズル部３１ａ、３１ｂは、それぞれの処理液供給管３２ａ、３２ｂに連結され、処理液供給管３２ａ、３２ｂは、それぞれの処理液貯蔵部３３ａ、３３ｂ及びガス貯蔵部３４ａ、３４ｂに連結される。
図示されていないが、複数のノズル部は、一つの処理液貯蔵部とガス貯蔵部から処理液とガスが供給されていてもよい。
一方、ノズル部は、２個以上の複数個を備えることができる。このようなノズル部の位置は、テーブル上部のどの位置でも関係がないが、少なくとも一つのノズル部は、処理面の回転中心に処理液を斜めに噴射するように処理面の回転軸線からずれるように配置されることが好ましい。また、各ノズル部に形成される噴射口は、処理面に処理液を均一に供給するものであれば、その個数と配置を適切に変更することができる。
本発明の第３実施例は、第１実施例と対比して、ノズル部及びリンス液ノズルの構造において差がある。以下では、第１実施例と差を有する構成要素を中心に図１０、図１１を参照して説明する。
ノズル部１３１の本体部１３５は、処理液供給管１３２上端に連結され、テーブル１１上部で基板Ｗの半径方向に延長形成され、テーブル１１上部の中央部で折り曲げられたカンチレバー形状からなる。
噴射部１３６は、本体部１３５に基板Ｗの半径方向に沿ってスリット形態に形成され、本体部１３５で気体と混合されたミスト状の処理液又は蒸気状の処理液を均一に噴射させる。このとき、処理液と気体とを混合するために二流体ノズルを使用することができる。また、スリットの間隔を一定に構成するか、噴射部１３６を基板Ｗの半径方向に行くほど処理液の噴射量が増加するように構成することができる。例えば、スリットの間隔を半径方向に行くほど広く構成することによって、処理空間中の体積を多く占める外郭領域に処理液を相対的に多量供給し、基板Ｗの処理面に処理液を均一に供給することができる。
処理液供給部１３０は、液体状態の処理液と非活性気体とを混合して、スリット形態の噴射部１３６を介して、ミスト状又は蒸気状の処理液を噴射することによって、基板Ｗとテーブル１１と間の処理空間に均一に噴射することができる。
本発明の第４実施例は、第３実施例と対比して、ノズル部及びリンス液ノズルの構造において差がある。以下では、第３実施例と差を有する構成要素を中心に図１２を参照して説明する。
ノズル部２３１の本体部２３５は、テーブル１１上部の中央部を中心とする扇形形状を有する。テーブル１１中央部に比べて、テーブル１１外郭部に位置した本体部２３５の広さがより広いので、中央部に比して、より多い量の処理液を供給することができる。これにより、基板処理面にミスト状又は蒸気状の処理液を均一に供給することができる。
本発明の第５実施例は、第３実施例と対比してノズル部及びリンス液ノズルの構造において差がある。以下では、第３実施例と差を有する構成要素を中心に図１３、図１４を参照して説明する。
ノズル部３３１の本体部３３５は、テーブル１１上部の中央部より分岐された第１、第２分岐管３３５ａ、３３５ｂからなる。
第１、第２分岐管３３５ａ、３３５ｂは、それぞれテーブル１１の半径方向に同じ長さを有するように分岐される。従って、本体部３３５は、テーブル１１の一側の外郭部から他側の外郭部まで直線形態で形成され、基板Ｗとテーブル１１と間の処理空間に処理液を均一に供給することができる。
このとき、第１、第２分岐管３３５ａ、３３５ｂに形成されたスリットの間隔は、同様に構成するか、前述したような実施例のように半径方向に行くほどスリットの間隔を大きく構成することもできる。
本体部は、テーブル上部の中央部より半径方向に分岐された２以上の分岐管からなるものであれば、前述したような実施例のように直線形態ではなくても関係ない。例えば、各分岐管は一定の角度で配置され得る。
リンス液ノズル３４１は、処理液供給部の経路を干渉していなく、リンス液が基板処理面の中央部に噴射されるようにノズル部３３１の中央部の側面に備えられる。リンス液が処理面の中央部に噴射されても基板Ｗの遠心力によって処理面の外郭部にもリンス液が供給される。従って、リンス液ノズル３４１の位置は、基板処理面にリンス液を均一に提供できる位置であればどこでもよい。
本発明の第６実施例は、第５実施例と対比して、ノズル部及びリンス液ノズルの構造において差がある。以下では、第５実施例と差を有する構成要素を中心に図１５、図１６を参照して説明する。
ノズル部４３１の本体部４３５は、テーブル１１上部の中央部より分岐された第１、第２分岐管４３５ａ、４３５ｂからなる。
第１、第２分岐管４３５ａ、４３５ｂは、それぞれ基板Ｗの直径方向にそれぞれ異なる長さを有するように分岐される。具体的に、本体部４３５の一端が、テーブル１１の外郭部から始まり、その他端は、テーブル１１の中央部を経て外郭部間に位置する直線形態に形成することができる。これにより、基板Ｗ処理面の中央部に処理液を補充することによって、処理面全体に処理液を均一に供給することができる。
本発明の他の側面に該当する基板液処理方法は、基板を回転させて処理液を供給し、処理面を液処理する方法で、前述したような基板液処理装置を利用することができる。
本発明の実施例に係る基板液処理方法は、図１７に示されるように、基板支持ステップ（Ｓ１０）、処理液予備供給ステップ（Ｓ２０）、加熱ステップ（Ｓ３０）、液処理ステップ（Ｓ４０）及び洗浄ステップ（Ｓ５０）を含む。
基板支持ステップ（Ｓ１０）は、テーブル上部に処理面が下部に向かうように基板をチャックピンによって離隔して支持する。処理面が下部に向かうようにすることによって、処理液の供給量を最小化することができる。
処理液予備供給ステップ（Ｓ２０）は、テーブルと基板と間の処理空間に気体が混合されたミスト状の処理液又は蒸気状の処理液を供給する。このとき、処理液は処理面に均一に供給されるようにする。
加熱ステップ（Ｓ３０）は、基板又は基板に提供される処理液の少なくともいずれか一つを加熱する。
液処理ステップ（Ｓ４０）は、処理空間にミスト状又は蒸気状の処理液を供給して、処理面を液処理する。
洗浄ステップ（Ｓ５０）は、処理面にリンス液を供給して、処理面を洗浄する。
このような基板液処理方法は、処理液予備供給ステップ（Ｓ２０）で３０℃〜２００℃の高温の処理液を供給することができ、好ましくは、６０℃〜１５０℃の処理液を供給する。処理液として、ＳＰＭ（Sulfuric acid peroxide mixture；硫酸と過酸化水素水との混合物）を使用する場合、純粋な硫酸の沸点は３３７℃、過酸化水素の沸点は１５０．２℃であり、現在の過酸化水素の沸点を基準にして、処理液の供給温度を決める。しかし、処理液に含まれる酸の種類に応じて、さらに高い温度においても液処理ができるように３０℃〜２００℃の処理液を供給することが好ましい。
高温の処理液を供給すれば、加熱ステップ（Ｓ３０）及び液処理ステップ（Ｓ４０）において、基板パターン形状に不良が発生することを防止するので、基板の液処理ステップ（Ｓ４０）において、不良発生を最小化することができる。
また、処理液でＳＰＭ（Sulfuric acid peroxide mixture；硫酸と過酸化水素水との混合物）を使用する場合、高温の処理液を供給するための方法で処理液を供給する直前に、硫酸と過酸化水素水とを反応させ、反応熱による高温の処理液を供給することもできる。
本発明の他の実施例に係る基板液処理方法は、図１８に示されるように、基板支持ステップ（Ｓ１１）、加熱ステップ（Ｓ２１）、液処理ステップ（Ｓ３１）、第１洗浄ステップ（Ｓ４１）及び第２洗浄ステップ（Ｓ５１）を含む。
基板支持ステップ（Ｓ１１）は、テーブル上部に処理面が下部に向かうように基板をチャックピンにより離隔して支持する。
加熱ステップ（Ｓ２１）は、基板又は基板に提供される処理液の少なくともいずれか一つを加熱する。
液処理ステップ（Ｓ３１）は、テーブルと基板と間の処理空間に気体が混合されたミスト状の処理液又は蒸気状の処理液を供給して、処理面を液処理する。液処理ステップ（Ｓ３１）は、基板の回転と同時に又は基板が回転した以降に開始され、処理液が処理面に均一に供給されるようにする。
第１洗浄ステップ（Ｓ４１）は、第１温度のリンス液を供給して、処理面を洗浄する。
第２洗浄ステップ（Ｓ５１）は、第１温度より低い第２温度のリンス液を供給して、処理面を洗浄する。
前述のように第１、第２温度のリンス液を順に供給して、洗浄することによって、基板の洗浄過程で急激な温度差による熱衝撃を減少させ、さらにパーティクル発生を抑制することができる。
本発明のまた他の実施例に係る基板液処理方法は、図１９に示されるように、基板支持ステップ（Ｓ１２）、加熱ステップ（Ｓ２２）、液処理ステップ（Ｓ３２）及び洗浄ステップ（Ｓ４２）を含む。
基板支持ステップ（Ｓ１２）、加熱ステップ（Ｓ２２）及び液処理ステップ（Ｓ３２）は、前述した実施例の基板支持ステップ（Ｓ１１）、加熱ステップ（Ｓ２１）及び液処理ステップ（Ｓ３１）と同じであり、洗浄ステップにおいて差がある。
洗浄ステップ（Ｓ４２）は、基板の上部に設けられたヒーターを動作させ、処理面にリンス液を供給した後、ヒーターの動作を終了した状態で、処理面にリンス液を供給する。これにより、供給されるリンス液の温度が少しずつ低くなり、急激な温度差によるパーティクル発生を抑制することができる。
本発明は、基板の処理面に供給される処理液の使用量を最小化しながら、均一な液処理のための基板液処理装置及び方法を提供する。
以上では、本発明の具体的実施態様を、図面を中心に説明したが、本発明の権利範囲は特許請求範囲に記載された技術的思想を中心にその変形物又は均等物にまで及ぼされることは自明であろう。
１０ 基板支持部
１１ テーブル
１２ チャックピン
２０ 回転駆動部
２１ 回転軸
２２ 中空部
３０ 処理液供給部
３１ ノズル部
３２ 処理液供給管
３３ 処理液貯蔵部
３４ ガス貯蔵部
３５ 本体部
３６ 噴射部
３７ 打撃面
４０ リンス液供給部
４１ リンス液ノズル
４２ リンス液供給管
４３ リンス液貯蔵部
５０ 処理液回収部
５１、５２ カップ
６０ 加熱部

Claims (36)

  1. 基板の処理面に処理液を供給し、液処理する基板液処理装置において、
    テーブル上部に前記処理面が下部に向かうように、前記基板を離隔して支持する基板支持部；
    前記テーブルを回転させる回転軸を駆動する回転駆動部；及び
    前記テーブルと前記基板との間の処理空間に気体が混合されたミスト状の処理液又は蒸気状の処理液を供給する処理液供給部；
    を含み、
    前記処理液供給部は、処理液貯蔵部から処理液が供給される処理液供給管及び前記処理液供給管から供給された処理液を噴射する１以上のノズル部を含み、
    前記ノズル部は、前記基板の半径方向に行くほど処理液の噴射量が増加するように構成されることを特徴とする基板液処理装置。
  2. 前記処理液供給部は、前記テーブル上部で前記処理面に向けて処理液を噴射することを特徴とする請求項１に記載の基板液処理装置。
  3. 前記処理液供給部は、液体状態の処理液と非活性気体とを混合して、噴射することを特徴とする請求項１に記載の基板液処理装置。
  4. 前記処理液は、２種以上の薬液からなり、
    前記処理液供給部は、前記薬液を混合した後噴射する前に、前記非活性気体と混合して、噴射することを特徴とする請求項３に記載の基板液処理装置。
  5. 前記基板又は前記処理液の少なくともいずれか一つを加熱する加熱部；
    を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の基板液処理装置。
  6. 前記加熱部は、前記基板の上部に備えられるヒーターで構成されたことを特徴とする請求項５に記載の基板液処理装置。
  7. 前記処理液供給管は、前記回転軸内部の中空部内に備えられることを特徴とする請求項１に記載の基板液処理装置。
  8. 前記ノズル部は、前記処理液供給管の上端に連結された本体部及び前記本体部に処理面に向けて処理液を噴射する１以上の噴射口を備える噴射部を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板液処理装置。
  9. 前記ノズル部の少なくともいずれか一つは、前記本体部の中心軸が、前記テーブルの回転軸線からずれるように配置されたことを特徴とする請求項８に記載の基板液処理装置。
  10. 前記噴射口のいずれか一つは、前記処理面の回転中心に向けて処理液を斜めに噴射するように配置されることを特徴とする請求項８に記載の基板液処理装置。
  11. 前記噴射口の少なくとも２個の噴射口は、前記本体部の中心軸を基準にして異なる半径方向に処理液を噴射するように配置されることを特徴とする請求項１０に記載の基板液処理装置。
  12. 前記回転中心に処理液を噴射する噴射口を除いた２以上の残りの噴射口は、前記処理面の同一半円に処理液を斜めに噴射するように配置されることを特徴とする請求項１０に記載の基板液処理装置。
  13. 前記噴射口の少なくとも２個の噴射口は、それぞれの直径サイズが異なるように形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の基板液処理装置。
  14. 前記噴射口の少なくとも２個の噴射口は、それぞれの中心軸と前記本体部の中心軸と間の傾斜角が異なるように形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の基板液処理装置。
  15. 前記傾斜角の大きい噴射口の直径は、傾斜角の小さい他の噴射口の直径より大きく形成されたことを特徴とする請求項１４に記載の基板液処理装置。
  16. 前記ノズル部は、複数個が備えられ、
    前記複数のノズル部は、前記処理面に処理液が噴射される打撃面が異なることを特徴とする請求項１に記載の基板液処理装置。
  17. 前記複数のノズル部の一つは、前記処理面の外郭部に処理液を噴射し、他の一つは、内廓部に処理液を噴射することを特徴とする請求項１６に記載の基板液処理装置。
  18. 前記複数のノズル部のそれぞれの流量と圧力の少なくともいずれか一つを制御するノズル制御部；
    を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の基板液処理装置。
  19. 前記ノズル部は、前記処理液供給管の上端に連結された本体部及び前記本体部に基板の半径方向にスリットが形成された噴射部を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板液処理装置。
  20. 前記本体部は、前記テーブル上部で基板の半径方向に延長形成されたことを特徴とする請求項１９に記載の基板液処理装置。
  21. 前記本体部は、前記テーブル上部の中央部で折り曲げられたカンチレバー形状からなることを特徴とする請求項２０に記載の基板液処理装置。
  22. 前記本体部は、前記テーブル上部の中央部を中心にする扇形形状を有することを特徴とする請求項１９に記載の基板液処理装置。
  23. 前記スリットは、前記基板の半径方向に行くほど間隔が広がることを特徴とする請求項１９に記載の基板液処理装置。
  24. 前記本体部は、前記テーブル上部の中央部で基板の半径方向に分岐された２以上の分岐管からなることを特徴とする請求項１９に記載の基板液処理装置。
  25. 前記本体部は、直径方向に分岐された第１、第２分岐管からなることを特徴とする請求項２４に記載の基板液処理装置。
  26. 前記第１、第２分岐管の長さは、同じであることを特徴とする請求項２５に記載の基板液処理装置。
  27. 前記第１、第２分岐管の長さは、異なることを特徴とする請求項２５に記載の基板液処理装置。
  28. 基板を回転させながら処理液を供給し、処理面を液処理する基板液処理方法において、
    テーブル上部に前記処理面が下部に向かうように、前記基板を離隔して支持する基板支持ステップ；
    前記基板又は基板に提供される処理液の少なくともいずれか一つを加熱する加熱ステップ；及び
    前記テーブルと前記基板との間の処理空間に、気体が混合されたミスト状の処理液又は蒸気状の処理液を供給し、前記処理面を液処理する液処理ステップ；
    を含む基板液処理方法において、
    前記液処理ステップは、前記基板の半径方向に行くほど処理液の噴射量が増加するように構成されることを特徴とする基板液処理方法。
  29. 前記基板支持ステップ以降且つ前記加熱ステップの前に、
    前記テーブルと前記基板との間の処理空間に、気体が混合されたミスト状の処理液又は蒸気状の処理液を供給する処理液予備供給ステップ；
    を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載の基板液処理方法。
  30. 前記処理液予備供給ステップは、処理液を１秒〜１５秒間供給することを特徴とする請求項２９に記載の基板液処理方法。
  31. 前記処理液予備供給ステップは、処理液を３０℃〜２００℃で供給することを特徴とする請求項２９に記載の基板液処理方法。
  32. 前記処理液は、ＳＰＭ（Sulfuric acid peroxide mixture；硫酸と過酸化水素水との混合物）であり、
    前記処理液予備供給ステップで、硫酸と過酸化水素水とを反応させ、反応熱による高温の処理液を供給することを特徴とする請求項２９に記載の基板液処理方法。
  33. 前記液処理ステップは、前記基板の回転と同時に又は前記基板が回転した後に開始されることを特徴とする請求項２８に記載の基板液処理方法。
  34. 前記液処理ステップ以降に、
    第１温度のリンス液を供給し、前記処理面を洗浄する第１洗浄ステップ；
    前記第１温度より低い第２温度のリンス液を供給し、前記処理面を洗浄する第２洗浄ステップ；
    を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載の基板液処理方法。
  35. 前記液処理ステップ以降に、
    前記基板の上部に設けられたヒーターを動作させながら、前記処理面にリンス液を供給した後、前記ヒーターの動作を終了した状態で、前記処理面に前記リンス液を供給する洗浄ステップ；
    を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載の基板液処理方法。
  36. 前記処理液は、基板処理面のエッチング工程又はＰＲストリップ工程に用いられる薬液であり、
    前記リンス液は、脱イオン水であることを特徴とする請求項３４又は３５に記載の基板液処理方法。
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