KR100516644B1 - 기판 처리방법 및 기판 처리장치 - Google Patents

기판 처리방법 및 기판 처리장치 Download PDF

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가부시키가이샤 케미컬 아트 테크놀로지
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Abstract

트렌치, 컨택트홀, 딥 패턴, 또는 다공질 기판의 기공 등의 오목부의 내부를 확실하게 처리 할 수 있는 처리 방법을 제공한다.
기판(W)을 배치한 밀폐 처리조(1)내에 약액(M)을 공급하고, 대기압 보다 낮은 압력에서 처리조(1)를 감압과 가압을 수회 반복한다. 기판(W)의 표면에 알코올(X)을 접촉시킨다. 상기 기판을 포함하는 처리조(1)에 약액(M)이 기판이 잠기는 수위에 도달할 때까지 상기 약액(M)을 공급하고, 이에 의해 상기 약액(M)을 오목부(W-1)내에 진입시킨다. 처리조(1)로부터 상기 약액(M)을 배출하여, 처리조(1)를 감압함으로써 오목부(W-1)내에 진입하여 알코올(X)과 섞인 약액(M)의 일부를 증발시킨다. 상기 처리를 수회 반복한다.

Description

기판 처리방법 및 기판 처리장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리방법 및 기판 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 미세한 오목부를 가지는 기판의 처리에 매우 적합한 기판 처리 방법 및 기판 처리장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조에서는, 웨이퍼 등의 기판의 표면을 세정하기 위해서, 몇몇 경우에 클리닝 처리와 저압 건조 처리를 연속적으로 행한다. 클리닝 처리에서는, 불화수소산(HF) 용액 등의 약액을 이용함으로써, 산화 막이나 오염물 등을 에칭하여 제거하는 화학처리가 실시된다. 이어서, 온수 또는 냉수 등의 순수를 이용함으로써, 부착하고 있는 상기 약액 및 에칭 잔류물(유기 또는 무기 잔류물) 등의 퇴적물을 씻어내는 수세 처리가 실시 될 수 있다.
또한, 다공질 기판의 처리의 예는, 초음파 에너지를 인가하면서 다공질 기판의 기공에 부착한 이물질을 제거하는 처리(일본국 특개평 10-64870호 공보/ 일본국 특허 제3192610호 공보)및 순수에 알코올을 첨가하여 제조된 세척액을 이용함으로써 다공질 기판의 기공에 부착한 이물질을 제거하는 처리(일본국 공개특허2000- 277479호 공보/ 일본국 특허 제3245127호 공보)가 있다.
기판의 표면은, 예를 들면 선폭이 1O㎛이하이며 다른 깊이를 가지는 트렌치, 컨택트 홀, 딥 패턴등의 다양하고 복잡한 오목 구조를 가질 수 있다. 또한, 다공질 기판의 표면에는, 수 nm내지 수 백 nm정도의 기공 크기를 가지는 다수의 기공 또는 오목부가 수 ㎛내지 수백 ㎛의 깊이로 존재하고 있다.
종래의 습식 처리방법에서는, 처리용액 및 접촉면(재질)에 의해 정해지는 표면장력(접촉각)에 의한 방해 또는 오목부의 기포에 의한 방해로 인하여, 약액 또는 순수 등의 처리용액이 오목부의 깊은 곳에 확실히 진입하지 않는 경우가 있다. 트렌치의 크기가 작아질수록 오목부의 깊은 곳에 액체를 공급하기가 더 곤란해진다(타케시 핫토리 편저 “신판 실리콘 웨이퍼 표면의 세정기술", 2001 리얼라이즈 사 발행 454 페이지 우측 1행 내지 16행 참조).
오늘날에는, 이 때문에, 약액에 의해 오목부의 산화막, 오염물 등을 에칭 제거하는 화학적 처리와 순수로 불순물이나 에칭 잔류물을 씻어내는 수세처리등의 일련의 세정 처리의 신뢰성이 낮아진다.
오목부의 재질 또는 처리용액의 종류에 좌우되어, 발생되는 모세관력에 의해 오목부의 깊은 곳에 처리용액이 공급되어 처리용액이 오목부의 전체에 채워진다. 그러나, 이러한 경우에 있어서도, 오목부의 내부가 때때로 양호하게 세정되지 않는다.
이것은, 트렌치 또는 기공 등의 오목부에 발생되는 모세관력, 즉 액체 침투력이 오목부에 진입하여 압축된 기포의 반발력보다도 훨씬 강해서 일단 오목부에 진입한 처리용액이 외부로 나오는 일없이 내부에 남아있기 때문이다. 즉, 오목부에서 처리용액이 유동하지 못하고, 이것으로 인해 세정 불량을 일으킬 수 있다.
반도체디바이스의 성능 및 집적화가 개선됨으로써, 반도체디바이스 제조시의 트렌치, 컨택트 홀, 딥 패턴등의 오목부의 내부 세정 처리가 중요시되고 있다. 따라서, 오목부의 산화막 또는 오염물 등을 확실히 제거할 수 있도록 세정 처리기술을 개선하는 것이 반도체 제조 메이커의 큰 과제가 되고 있다. 또한, 다공질 기판의 세정 불량을 저감하는 것도 중요하다.
트렌치등의 오목부에서 압축된 기포의 반발력의 크기 및 상기 오목부에서 작용하는 액체 침투력의 크기는, 오목부의 내부 표면적, 약액 또는 순수등의 처리용액의 표면장력 및 오목부의 재질의 표면장력(접촉각)에 의해 결정된다고 추정될 수 있다. 따라서, 이들 힘의 크기는 용이하게 특정할 수 없다.
또한, 최종 수세 처리 후에 행해지는 저압 건조 처리에 의해, 활성화(완전건조)되는 기판의 표면에는 흡착력이 생기기 용이하다. 이 기판이 대기에 노출되는 경우에, 대기의 오염된 수분(불순물이나 유기·무기물성분 등의 오염물질을 포함함)이 상기 기판의 표면에 흡착되어, 상기 표면에 흡착 오염 막이 형성된다.
흡착 오염 막이 기판의 표면에 형성되는 경우, 그 수분이 모세관력에 의해 오목부에 진입하여 이들 오목부가 오염된다. 따라서, 대기내에서 오염을 최소화하는 것이 중요하다.
또한, 오목부의 재질이 친수성인지 또는, 소수성인지에 따라서, 오목부에 약액 또는 순수 등의 처리용액의 침투는 변화된다. 예를 들면, 오목부의 재질이 소수성인 경우, 선폭이 1O㎛이하로서 깊이나 형상이 복잡한 경우에는, 오목부에서 액체의 침투가 전혀 일어나지 않는 경우도 있다.
실리콘 기판과 같은 반도체기판에 양극화성 처리를 함으로써, 다공질 기판은 형성될 수 있다. 양극 화성은, 불화수소산(HF) 용액의 실리콘기판에 전계를 인가함으로써 실시 될 수 있다. 양극 화성처리된 실리콘기판의 세정이 충분하지 않은 경우, 기공의 HF 성분 혹은 HF부산물이 잔류하여 다공질 구조를 변화 시키고 또는 이차적인 오염을 일으킬 수 있다.
본 발명은 상기의 여러 가지의 과제를 고려하여 이루어진 것이며, 오목부를 가지는 기판을 양호하고 안정적으로 처리하기 매우 적합한 기판 처리방법 및 기판 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1측면에 의하면, 기판을 처리조에 배치해 상기 처리조를 밀폐하는 밀폐 스텝과 상기 기판이 처리용액에 디핑 상태에서, 상기 처리조의 내부 압력을 변화시키는 압력제어 스텝을 포함하는 기판 처리 방법이 제공된다. 상기 압력제어 스텝은 상기 처리조를 감압하는 감압 스텝을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 압력제어 스텝은 상기 감압 스텝의 감압 후에 상기 처리조를 가압하는 가압 스텝을 포함한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 압력제어 스텝은 상기 감압 스텝 및 상기 가압 스텝을 포함한 사이클을 복수회 반복하는 스텝을 포함한다.
상기 압력제어 스텝은 상기 처리조를 대기압 이하의 압력으로 내린 후에, 대기압 이하의 압력의 범위내에서 상기 처리조의 내부 압력을 제어하는 스텝을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 매우 적합한 적용 예에 의하면, 처리 대상의 기판은 오목부를 가진다. 이 경우에, 상기 압력제어 스텝은 상기 오목부의 기포가 상기 오목부로부터 배출되도록 상기 처리조의 압력을 변화시키는 스텝을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 본 발명의 기판 처리방법은 상기 기판을 상기 처리조로부터 반출하기 전에, 처리된 기판에 보호막을 형성하는 보호막 형성 스텝을 부가하여 포함하는 것이 바람직하다. 상기 보호막은, 예를 들면 순수로 형성된다.
본 발명의 제 2측면에 의하면, 오목부를 가지는 기판에 알코올을 공급하는 알코올 공급 스텝과, 상기 기판에 처리용액을 공급하고, 상기 오목부 안에 상기 처리용액을 진입시키는 처리용액 공급 스텝과, 상기 오목부의 상기 알코올 및 상기 처리액의 적어도 일부를 증발시키는 증발스텝을 포함하는 기판 처리방법으로서, 상기 알코올 공급 스텝, 상기 처리용액 공급 스텝 및 상기 증발스텝을 포함한 사이클을 복수회 반복적으로 실시하는 하는 기판 처리방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 처리 대상의 기판을 밀폐된 처리조에 배치함으로써, 상기 알코올 공급 스텝, 상기 처리용액 공급 스텝 및 상기 증발스텝을 실시하는 것을 특징으로 하는 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 본 발명의 기판 처리방법은 상기 처리용액 공급 스텝 후와, 상기 증발스텝의 전에, 상기 처리용액을 상기 처리조로부터 배출하는 배출 스텝을 부가하여 포함한다.
상기 처리용액 공급 스텝은 상기 기판을 포함하고 있는 처리조에서 상기 처리용액의 액체레벨이 상기 기판의 면을 횡단하여 상승하도록, 상기 처리조에 상기 처리용액을 공급하는 스텝을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 처리용액의 액체레벨이 O.OO1내지 1.Om/s의 속도로 상승하도록, 상기 처리용액을 상기 처리조에 공급하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 알코올 제공 스텝, 상기 처리용액 공급 스텝 및 상기 증발스텝은, 대기압 이하의 압력 하에서 실시될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 본 발명의 기판 처리방법은 처리된 기판을 상기 처리조로부터 반출하기 전에, 처리된 기판에 보호막을 형성하는 보호막 형성 스텝을 부가하여 포함한다. 상기 보호막은 예를 들면, 순수로 형성되어 있다.
본 발명의 제 3의 측면에 의하면, 기판을 배치하기 위한 밀폐 가능한 처리조와, 상기 처리조의 내부압력을 제어하는 압력제어 기구를 포함한 기판 처리 장치로서, 상기 압력제어 기구는, 상기 기판이 상기 처리조내의 처리용액에 디핑된 동안에, 상기 처리조를 감압하고 가압하는 사이클을 적어도 1회 실시하는 기판 처리장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 압력제어 기구는 상기 사이클을 복수회 반복적으로 실시하도록 동작한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 압력제어 기구는, 상기 처리조의 내부압력을 대기압 이하의 압력으로 내린 후에, 대기압 이하 압력의 범위 내에서 상기 처리조의 내부압력을 제어하도록 동작한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 압력제어 기구는, 기판의 오목부의 기포를 상기 오목부로부터 배출하도록 상기 처리조의 내부압력을 제어하기 위하여 동작한다.
본 발명의 제 4측면에 의하면, 오목부를 가지는 기판을 배치하기 위한 밀폐 가능한 처리조와, 상기 처리조의 상기 기판에 알코올을 공급하는 알코올 공급 기구와, 상기 처리조의 상기 기판에 처리용액을 공급하는 처리용액 공급 기구와, 상기 처리조의 상기 처리용액을 상기 처리조 외부에 배출하는 배출 기구와, 상기 알코올 및 상기 오목부의 상기 처리용액의 적어도 일부를 증발시키는 상기 처리조를 감압하기 위한 압력제어 기구와를 포함한 기판 처리장치로서, 상기 알코올 공급 기구 , 상기 처리용액 공급 기구, 상기 배출 기구 및 상기 압력제어 기구는, 상기 알코올 공급 기구에 의해 상기 알코올을 공급하는 스텝, 상기 처리용액 공급 기구에 의해 상기 처리용액을 공급하는 스텝, 상기 배출 기구에 의해 상기 처리용액을 배출하는 스텝 및 상기 압력제어 기구에 의해 감압하는 스텝을 포함한 사이클을 복수회 반복하도록, 동작하는 기판 처리장치를 제공한다.
상기 처리용액 공급 기구는, 상기 처리조에서 상기 처리용액의 액체레벨이 상기 기판의 면을 횡단하여 상승하도록, 상기 처리조에 상기 처리용액을 공급한다. 상기 처리용액의 액체레벨이 O.OO1 내지 1.Om/s의 속도로 상승하도록 상기 처리용액을 상기 처리조에 공급하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기타 특징 및 이점은 첨부하는 도면과 관련하여 취한 이하 설명에 의해 명백해질 것이며, 동일한 참조문자는 전체 도면에 걸쳐서 동일한 요소 또는 유사한 요소를 나타낸다.
명세서의 한 부분을 구체화하여 구성하고, 본 발명의 실시예를 설명하는 상기 첨부도면은, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
[발명의 실시의 형태]
본 발명은 약액 또는 순수등의 처리용액을 이용함으로써, 예를 들면, 액정 표시장치 또는 포토마스크등의 유리 기판, 프린트 회로 기판, 실리콘 웨이퍼, 화합물반도체, LSI등의 반도체소자 및 다공질 기판 등의 여러 가지의 형태의 기판을 처리하는 데 적합하다. 본 발명은 기판의 표면에 트렌치, 컨택트홀, 딥 패턴등의 오목부, 특히 선폭이 1O㎛ 이하이며 다양한 깊이를 가지는 복잡한 오목부에 대한 처리(예를 들면, 세정 처리)에 적합하다. 또한, 본 발명은, 다수의 기공이 표면에 노출한 다공질 기판에 대한 처리(예를 들면, 세정 처리)에도 매우 적합하다.
밀폐된 처리조내를 대기압 이하의 압력으로 감압하는 경우에, 상기 감압 양에 실질적으로 반비례하여 트렌치, 컨택트 홀, 딥 패턴 또는 기공등의 오목부 내의 기포의 체적이 예를 들면 수배 내지 수십배 까지 증가한다. 그 후에, 처리조를 가압하여, 예를 들면, 처리조의 내부압력을 본래 압력으로 복귀하는 경우에, 기포가 압축되어 기포의 체적이 1/2내지 1/90로 감소한다. 이러한 기체체적 변화를 이용함으로써, 오목부의 외부로 기포를 배출시키고 또는 오목부에서 처리용액을 이동시킬 수 있다. 이러한 처리는, 1O㎛ 이하의 치수를 가지는 트렌치, 컨택트 홀, 딥 패턴 또는 기공 등의 오목부를 가지는 기판의 화학적 처리, 세정 처리등의 다양한 습식 처리에 적절하다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하면서 이하 설명한다.
<제 1실시예>
도 1은 본 발명의 처리방법을 실시하는 처리 시스템의 제 1실시예를 나타내는 개략도이다. (1)은 처리조, (2)는 액체 공급라인, (3)은 액체 배출라인, (4)는 오버플로우 라인, (5)는 흡인 라인, (6)은 가스 라인, (7)은 증기 공급 라인을 나타낸다.
본 실시예의 처리 방법에서는, 밀폐되는 처리조(1)에 기판(W)을 배치한다. 기판(W)은 그 면이 수직 방향에 평행하게 또는 경사지게 되도록 배치될 수 있다. 복수의 기판(W)을 동시에 처리하는 경우에는, 복수의 기판 (W)이 평행하게 배치될 수 있다.
다음에, 불화수소산(HF) 용액 등의 약액(M)을 공급함으로써, 기판(W)으로부터 산화막 등을 에칭에 의해서 제거하는 화학적 처리를 실시한다. 그 후에, 약액(M) 대신에 온수 또는 냉수 등의 순수(린스 용액)(N)를 공급함으로써, 기판(W)의 면으로부터 약액(M) 또는 퇴적물 등을 씻어내는 수세 처리(린스 처리)를 실시한다.
상기의 화학적 처리 및 수세 처리를 하는 동안에, 처리조(1)의 내부압력을 감압하고 가압하는 압력제어를 적어도 1회 실시하고, 바람직하게는 복수회 반복한다. 따라서, 기판(W)의 표면뿐만 아니라, 오목부의 내부에도 확실하고 효과적인 화학적 처리 및 수세 처리가 실시될 수 있다. 이 압력제어는 예를 들면, 선폭이 1O ㎛이하 이며 깊이가 다른 트렌치, 컨택트홀 또는 딥 패턴과 같은 복잡하고 다양한 오목부의 내부를 세정하거나 또는 다공질 기판의 기공등의 오목부의 내부를 세정하는 등의 처리에 유용하다. 화학적 처리 및 수세 처리시에, 처리조(1)의 내부압력은 대기압 이하의 압력 범위 내에서 제어되는 것이 바람직하다.
도 2(a), 도 2(b)를 참조하면서, 처리조(1)내부압력의 제어를 포함하여, 기판(W)의 처리에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, 기판(W)을 처리조(1)에 배치하고, 처리조(1)의 내부를 대기압 이하의 압력으로 감압한다. 그 후에, 처리용액(이 실시예에서는, 약액(M) 또는 순수(N))을 처리조(1)에 주입한다. 이와 같이 처리용액을 처리조(1)에 주입하기 전에, 처리조(1)를 대기압 이하의 압력으로 감압함으로써, 트렌치 등의 오목부(W-1)의 기체의 양(분자수)을 줄이면서 기판(W)에 상기 처리용액을 공급할 수 있다.
처리조(1)를 더욱 감압 하는 경우에, 이 감압 양(감압 전과 감압 후의 압력의 차분)에 실질적으로 반비례하고, 기판(W)의 표면에 개방되어 있는 오목부(W-1)내의 기포(K)가 팽창한다. 도 2a에 개략적으로 도시한 바와 같이, 기포(K)를 구성하는 기체 분자의 대부분이 오목부(W-1)로부터 오버플로우 된다. 그 후, 처리조(1)를 가압함으로써(내부압력을 승압함으로써)(예를 들면, 처리조(1)의 압력을 본래압력으로 복귀함으로써), 오목부(W-1)내의 기포(K)가 압축된다. 따라서, 도 2b에 도시한 바와 같이, 기포(K)의 체적이 예를 들면, 상기 기포(K)의 본래 체적의 1/2 내지 1/90(바람직한 실시예에서는, 예를 들면 1/2.5 내지 1/50)로 감소한다. 이것은, 기포(K)(기체)의 체적 변화를 이용한 것이다.
이상과 같은 압력 제어에 의해, 기판(W)의 표면과 마찬가지로 오목부(W-1)의 내부면에도 약액(M) 또는 순수(N) 등의 처리용액을 접촉시킬 수 있다. 따라서, 기판(W)의 표면과 마찬가지로, 오목부(W-1)를 확실하고 효율적으로 세정할 수 있다.
상기의 화학적 처리 및 수세 처리시에, 처리조(1)의 내부압력은 상기와 같이 대기압 이하의 압력 범위인 것이 바람직하다. 완전 진공의 압력이 OkPa이고 대기압이 1OOkPa로 가정할 경우에, 상기의 화학적 처리 및 수세 처리시에, 처리조(1)의 내부압력은 1내지 99kPa이면 바람직하고, 30내지 99kPa이면 더욱 바람직하다.
처리조(1)의 내부압력의 제어는 다음과 같이 제어될 수 있다. 제 1단계에서는, 처리조(1)의 내부압력을 30내지 99kPa으로 설정한다. 다음의 제 2단계에서는, 처리조(1)의 내부압력을 2내지 70kPa로 더욱 내린다(제 1단계의 압력보다도 낮은 압력). 다음 제 3단계에서는, 처리조(1)의 내부압력을 35내지 99kPa로 올린다(제 2 단계의 압력보다도 높은 압력). 제 3단계의 압력은 제 1단계의 압력과 대략 동일한 압력으로 해도 된다. 이러한 제 2단계(감압) 및 제 3단계(가압)로 구성되는 사이클은, 복수회에 걸쳐서 반복적으로 실시될 수 있다.
오목부(W-1)는 다양한 형상 및 구조를 가질 수 있다. 상기 오목부(W-1)이 트렌치일 경우에, 상기 오목부(W-1)는 전형적으로 도 8에 도시한 바와 같이, 오목부의 폭을 X, 깊이를 y로 각각 놓으면, 종횡비는 y/X로서 0.5내지 100이며, 입구의 개구 면적이 0.01㎛2 이상이다.
처리조(1)는 예를 들면, 석영 또는 불소수지로 구성되거나 또는 금속판의 표면에 불소수지 등으로부터 이루어지는 코팅막을 형성함으로써 얻어지는 내압 용기가 될 수 있다. 도 1에 예시적으로 도시한 실시예에서는, 처리조(1)는 다수매의 기판(W)을 수직으로 또는 기울여서 평행하게 배치할 수 있다. 상기 처리조(1)는 상부에 구멍을 가지고, 하부에 저부 벽을 가지는 상자 형상을 가진다. 상기 저부 벽은 예를 들면 중앙에 형성된 공급/배출 포트(8)를 향해서 기울어져 있다. 공급/배출 포트(8)에는, 액체 공급라인(2)과 액체 배출라인(3)이 접속되어 있고, 분기되어 있다.
액체 공급라인(2)은 액체 공급라인(2)을 따라서 중도에 분기되는 약액 밸브(9) 및 순수 밸브(10)을 각각 개재하여 약액 공급 유닛(11)및 순수 공급 유닛(12)에 접속되어 있다. 따라서, 공급/배출 포트(8)로부터 처리조(1)에 약액(M) 및 순수(N)를 소정의 유속(m/s)으로 공급할 수 있다.
액체 배출라인(3)은 드레인 밸브(13)와 액체 배출라인(3)의 단부에 접속되는 헤더(14)를 개재하여 배출/진공 흡인 유닛(15)이 접속되어 있다. 따라서, 화학적 처리 또는 수세 처리후에, 처리조(1)로부터 약액(M) 또는 순수(N)를 소정의 유속(m/s)으로 흡인에 의해 배출할 수 있다.
또한, 개방과 밀폐가 자유롭게 되도록, 처리조(1)의 상부 구멍에는 뚜껑(16)이 부착 되어있다. 뚜껑(16)을 닫음으로써 처리조(1)는 밀폐된다. 약액(M)을 이용한 화학적 처리시 또는 순수(N)를 이용한 수세 처리시에, 상기 뚜껑(16)에 의해 상기 처리조(1)를 밀폐하고, 처리조(1)의 내부압력을 대기압 이하의 압력으로 낮춘다. 또한, 처리조(1)는 흡인 포트(17)에 흡인 라인 (5)을 개재하여 접속되는 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)에 의해 감압(진공흡인)되고, 가스 공급 포트(18), 가스 라인(6)을 개재하여 접속되는 가스 공급 유닛(19)에 의해 가스(예를 들면 N2등)의 공급에 의해 가압된다(예를 들면, 본래의 압력으로 복귀함). 이들 감압 및 가압을 수회(N회) 반복적으로 실시할 수 있다.
처리조(1)의 상부 측벽 부분에, 처리용액의 액체레벨(L)을 한정하는 오버플로어 포트(20)가 형성되어 있다. 오버플로어 포트(20)는 오버플로우 라인(4), 오버플로우 밸브(21) 및 오버플로우 라인(4)의 단부에 접속되는 헤더(14)를 개재하여 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)에 접속되어 있다. 따라서, 화학적 처리 또는 수세 처리 시에, 상기 액체 공급 /배출 포트(8)로부터 처리조(1)에 소정의 유속(m/s)으로 공급되어 기판(W)의 표면에 접촉 하면서 상승(부상)하는 약액(M)또는 순수(N)가 기판(W)의 상부로부터 오버플로어 포트(20)를 통하여 처리조(1)의 외부에 오버플로우 된다.
처리조(1)의 상부의 측벽에 흡인 포트(17)를 형성한다. 흡인 포트(17)는 흡인 라인(5), 흡인 밸브(22) 및 흡인 라인(5)의 단부에 접속되는 헤더(14)를 개재하여 상기 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 화학적 처리, 수세 처리 중에도, 밀폐된 처리조(1)를 감압 할 수 있다.
처리조(1)의 상부의 측벽에 가스 공급 포트(18)가 설치되어 있다. 가스 공급 포트(18)는 가스 라인(6) 과 가스 밸브(23)을 개재하여 가스 공급 유닛(19)에 접속되어 있다. 따라서, 화학적 처리 또는 수세 처리시에, 예를 들면 감압된 처리조(1)의 내부압력을 감압전의 압력 상태로 복귀하는등, 처리조(1)가 가스 공급 포트(18)를 통하여 가압될 수 있다.
또한, 처리조(1)의 상부의 측벽에 증기 공급 포트(24)가 형성되어 있다. 증기 공급 포트(24)는 증기 도입 라인(7)과 증기 밸브(25)를 개재하여 알코올 공급 유닛(26)에 접속되어 있다. 상기 기판(W)이 순수(N)에 의해 수세 처리되어, 순수가 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)에 의해 저부의 액체공급/배출 포트(8)로부터 소정의 유속(m/s)으로 흡인에 의해 배출된 후에, 증기화된 이소프로필 알코올(IPA)등의 알코올(X)이 흡인에 의해 대기압 이하의 처리조(1)에 공급된다.
이소프로필 알코올 이외의 알코올(X)의 바람직한 예는 메틸알콜, 에틸알콜이 있다.
이상과 같이 구성된 도 1에 도시된 처리 시스템에 의한 기판의 처리방법의 일 예를 도 3에 도시된 흐름도를 참조하면서 설명한다.
기판(W)를 처리조(1)에 반입하여, 수직으로 또는 기울어져서 평행하게 배치하고, 뚜껑(16)을 닫는다(스텝 27). 이 스텝에서, 상기 기판(W)은 약액(M)으로 채워진 처리조(1)에 반입될 수 있다. 상기 기판을 비어있는 처리조(1)에 반입하여, 그 후에 약액(M)을 처리조(1)에 공급하는 것이 가능하다. 다음에 나타내는 처리 절차는 전자의 예이다.
뚜껑(16)이 닫혀진 후에, 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)을 작동시키고 흡인 밸브(22)를 개방함으로써, 대기압 이하의 압력, 예를 들면 10내지 99kPa의 압력에서 처리조(1)를 진공 흡인하는 감압 처리를 개시한다(스텝 28).
처리조(1)가 대기압 이하의 압력, 예를 들면 10내지 99kPa의 목표압력까지 감압된 경우에, 흡인 밸브(22)가 닫혀져 감압 동작이 정지된다. 또한, 오버플로우 밸브(21)가 개방되어(감압 동작의 정지), 약액 공급 유닛(11)의 동작이 개시되고 약액 밸브(9) 개방된다.
약액 밸브(9)가 개방되는 경우에, 약액 밸브(9)가 닫혀질 때까지, 저부의 액체 공급/ 배출 포트(8)로부터 처리조(1)에 약액(M)이 소정의 유속(m/s)으로 계속 공급된다. 이 약액(M)의 계속적인 공급에 의해, 기판(W)의 표면에 접촉하면서 흐르는 약액(M)의 상승류가 처리조(1)에 형성된다. 도 1에 도시된 처리조(1) 상부의 액체레벨(L)까지 상승 한 약액(M)은, 오버플로우 포트(20)로부터 처리조(1)의 외부에 오버플로우 된다. 이 약액(M)의 공급에 의해서, 기판(W)상의 산화막, 오염물 질 등을 에칭에 의해서 제거하는 화학적 처리가 개시된다(스텝 29).
약액(M)의 순환 공급에 의한 화학적 처리가 개시되고 나서 소정의 시간이 경과한 후에, 흡인 밸브(22)를 개방하여 처리조(1)의 내부압력 값을 10내지 99kPa의 제 1압력값으로부터 2내지 70kPa의 제 2압력값(제 1압력값 보다 낮은 압력값)까지 더 내리는 감압 동작을 개시한다(스텝 30).
처리조(1)의 압력 값이 2내지 70kPa의 범위내의 제 2압력값까지 저하한 후에, 흡인 밸브(22)가 닫혀져(감압이 정지됨), 가스 공급유닛(19)이 동작을 개시하면 모두 가스 밸브(23)가 개방된다.
가스 밸브(23)가 개방됨으로써, 가스 공급포트(18)로부터 처리조(1)에 가스가 공급되고 처리조(1)의 압력 값을 제 2압력값으로부터 제 3압력값(제 2압력값 보다 높은 압력값, 예를 들면 제 1압력값)까지 상승 시키는 가압 동작이 개시된다(스텝 31).
처리조(1)의 압력 값이 제 3압력값(예를 들면, 85내지 99kPa)에 이른 후에, 가스 공급 유닛(19)이 정지되어 가스 밸브(23)가 닫혀진다. 또한, 흡인 밸브(22)가 개방되어 처리조(1)의 감압을 재개하는 스텝 30으로 복귀한다. 스텝 30의 감압 및 스텝 31의 가압은 수회(n회) 반복된다.
스텝 30 및 스텝 31이 미리 설정된 회수(N회)가 반복되고, 기판(W)의 표면뿐만 아니라 컨택트 홀, 딥 패턴 등의 오목부(W-1)에 대해서 약액(M)을 이용한 화학적 처리가 종료되는 소정의 처리시간이 경과하는 경우(스텝 32에서 Yes), 약액 공급 유닛(11), 액체 배출/흡인 유닛(15)이 정지되어 약액 밸브(9) 및 오버플로우 밸브(21)가 닫혀진다.
약액(M)에 의한 기판(W)의 화학적 처리가 종료된 후에, 기판(W)을 다음의 스텝으로 반송하는 경우에는, 가스 공급 유닛(19)의 동작이 개시되어 가스 밸브(23)가 개방된다. 따라서, 처리조(1)에 가스가 공급되어 처리조(1)의 내부압력을 대기압으로 복귀한다(스텝 33).
처리조(1)의 내부압력이 대기압에 복귀하는 경우에, 가스 공급 유닛(19)의 동작이 정지되어 가스 밸브(23)가 닫혀진다. 또한, 처리조(1)의 상부의 뚜껑 (16)이 개방되고, 기판(W)이 처리조(1)로부터 반출된다(스텝 34).
처리조(1)의 약액(M)을 배출하지 않는 상태를 유지하면서 상기 기판(W)을 반출할 수 있다. 또는, 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)을 동작시키고 드레인 밸브(13)를 개방함으로써, 처리조(1) 저부의 액체 공급/배출 포트(8)로부터 액체 배출라인(3)을 통한 흡인에 의해 약액(M)을 배출한 후에, 상기 기판을 반출한다.
화학적 처리가 종료된 후에, 계속해서 순수(N)에 의해 수세 처리를 행하는 경우, 약액 공급 유닛(11)이 정지되고 약액 밸브(9)가 닫혀진다. 그 후에, 상기 흐름은 스텝 29로 복귀한다. 스텝 29 내지 스텝 31에서, 약액(M)을 대신하여 순수(N)를 사용하여 처리한다. 보다 구체적으로는, 스텝 29에서, 순수 공급 유닛(12)을 작동시키고 순수 밸브(10)를 개방하여, 액체 공급/ 배출 포트(8)로부터 처리조(1)에 순수(N)를 소정의 유속(m/s)으로 공급함으로써, 약액(M)을 순수(N)로 치환한다. 그 후, 전술한 화학적 처리와 마찬가지로, 스텝 30 내지 스텝 31을 수회(N회) 반복한다.
약액(M)으로부터 순수(N)로 절환하여 수세 처리를 행하는 경우, 처리조(1)로 부터 약액(M)이 배출되고, 다음에, 액체 공급/ 배출 포트(8)로부터 처리조(1)에 순수(N)를 공급하는 것도 가능하다.
본 실시예의 처리방법에서, 처리조(1)에 기판(W)을 배치하여 처리조(1)를 밀폐한 후에, 처리조(1)를 대기압 이하까지 감압한다. 이에 의해, 기판(W)의 오목부(W-1)내의 정미 기체량(분자량)을 줄인다.
또한, 화학적 처리 또는 수세 처리 시에, 처리조(1)의 내부압력을 감압하는 경우, 처리용액(M)에 디핑된 기판(W) 표면의 오목부(W-1)에 들어 있는 기포(K)가 팽창한다(예를 들면, 본래 양의 2 내지 50배로 팽창함). 그 때문에, 기포(k)를 형성하는 기체의 일부가 오목부(W-1)로부터 오버플로우 된다. 이 체적 감소를 이하 개략적으로 설명한다. 처리조(1)의 압력의 저하함에 따라서, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 처음에 모세관력 즉 액체 침투력에 의해 오목부(W-1)에 밀어 넣어지는 기포(K)가 도 5(b)에 표시한 바와 같이 팽창한다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 기포(K)의 일부가 오목부(W-1)로부터 처리용액으로 오버플로우 된다. 이것에 의해, 오목부(W-1)의 기포(K)를 형성하는 기체의 양(분자수)이 감소한다. 감압 동작에 이어서 가압 동작을 하는 경우, 도 5(d)에 도시된 바와 같이, 기포(K)의 체적이 압력에 실질적으로 반비례하여 1/2내지 1/90(예를 들면, 1/2.5내지1/50)으로 축소된다.
이상과 같은 감압동작 및 가압동작이 반복되는 경우에, 오목부(W-1)의 기포(K)를 형성하는 기체가 한층 더 확실히 오목부(W-1)의 외부에 배출된다.
또한, 이상과 같은 기포(K)의 체적의 증감에 따라서 약액(M) 또는 순수(N) 등의 처리용액이 오목부(W-1)에서 왕복 이동(피스톤 운동)을 반복한다(도 5a내지 도5d). 최종적으로, 처리용액이 오목부(W-1)의 최심부까지 완전하게 제공된다.
이상과 같이, 본 실시예의 처리방법에서는, 처리조(1)를 감압하고 가압하는 압력제어를 적어도 1회, 바람직하게는 복수회 실시한다. 따라서.기포(K)가 팽창에 의해 오목부(W-1)로부터 오버플로우 하고, 기포(K)의 압축에 의해 오목부(W-1)에 약액(M) 또는 순수(N) 등의 처리용액을 진입시킨다. 또한, 기포(K)의 팽창 및 수축에 의해 상기 처리용액을 오목부(W-1)내에서 왕복 이동시킬 수 있다. 따라서, 상기 오목부(W-1)를 화학적 처리 및/또는 수세 처리를 확실히 행할 수 있다. 이러한 효과는, 습식처리 에서 사용되는 처리용액의 종류에 관계없이 얻을 수 있다.
따라서, 본 실시예의 처리 방법에서는, 기판(W)의 표면은 물론 기판 (W)의 표면에 존재하는, 예를 들면 선폭이 1O㎛이하이며 깊이가 다른 복잡하고 다양한 컨택트 홀, 딥 패턴, 또는 다공질 기판의 세공과 같은 오목부 W-1내의 최심부에 약액(M)또는 순수(N) 등의 처리용액을 확실히 공급할 수 있다. 또한, 오목부(W-1)에서 처리용액의 왕복 이동에 의해, 오목부(W-1)의 불필요한 물질을 오목부(W-1) 외부로 배출할 수 있다. 이것에 의해, 고성능화, 고집적화된 반도체디바이스의 제조 프로세스에서 중요한 약액(M)을 이용한 화학적 처리로부터 순수(N)을 이용한 수세 처리까지의 일련의 세정 처리를 확실히 행할 수 있다. 다공질 기판의 기공에 대해서도, 마찬가지로, 일련의 세정 처리 등의 처리를 확실히 행할 수 있다.
순수(N)에 의한 기판(W)의 표면 및 오목부(W-1)의 내부가 최종 수세 처리가 되어, 순수 밸브(10)가 닫혀진 후에, 도 9에 예시된 바와 같이 기판(W)의 표면에 보호막(F)을 형성하는 것이 바람직하다. 보호막(F)은 대기 중에서 오염된 수분(예를 들면, 유기성분에 의해 오염된 수분)이 기판(W)의 표면에 흡착하는 것을 막는 효과가 있다. 보호막(F)은, 예를 들면, 도 4에 도시된 흐름도에 따라서 형성할 수 있다. 이하, 도 4의 흐름도를 참조하면서 보호막(F)의 형성 처리를 설명한다.
트렌치(W-1)의 내부에 대한 최종 수세 처리가 완료되어, 순수 밸브 (10)가 닫혀진 후에, 알코올 공급 유닛(26)을 작동시키고 알코올 밸브(25)를 연다.
그러므로, 알코올(X)이 증기 공급 포트(24)로부터 처리조(1)에 빨려 들여가는 것과 같이, 도 1에 도시된 처리조(1)의 액체레벨(L)상부의 공간(35)에 증기화된 알콜(X)이 공급된다(스텝 36). 이 알코올(X)의 공급은, 액체레벨(L) 상부의 공간(35)이 알코올(X)의 증기분위기에 의해 채워질 때까지, 계속된다.
액체레벨(L)상부의 공간(35)이 알코올(X)의 증기에 의해 채워지는 경우, 알코올 공급 유닛(26)이 정지되고 알코올 밸브(25)가 닫혀진다. 그 후, 액체 배출/ 진공 흡인 유닛(15)을 동작시키고 드레인 밸브(13)개방하여, 처리조(1) 저부의 액체 공급/배출 포트(8)로부터 순수(N)의 배출을 개시한다(스텝 37).
순수(N)의 배출이 개시되고, 액체레벨(L)이 떨어지기 시작하는 경우, 처리조(1)의 상부 공간(35)에 공급된 알코올(X)은 기판(W)의 표면에 접촉한다. 이 접촉에 의해, 알코올(X)이 응축하여, 기판(W)의 표면에 부착한 물방울과 증기 치환(혼합 치환)을 일으키고, 오목부(W-1)의 액체와도 증기 치환을 일으킨다. 따라서, 기판(W)의 표면 및 오목부(W-1)가 건조된다(스텝 38).
처리조(1)의 순수(N)가 완전히 배출된 후에도 계속 작동되고 있는 액체 배출/ 진공 흡인 유닛(15)에 의해 처리조(1)에서 진공 흡인된다. 이 감압에 의해, 기판(W)의 표면 위, 오목부(W-1)내 및 처리조(1)내에 남는 알코올(X)과 습기가 강제 배기 된다(스텝 39). 이러한 저압 건조처리 에서는, 액체 배출/ 진공 흡인 유닛(15)을 단속적으로 작동하거나 또는 상기 유닛(15)의 흡인력을 조절함으로써, 처리조(1)내의 진공 정도를 임의로 조정할 수 있다.
이 처리에서, 처리조(1)에서 진공 배기되기 시작하는 동시에 흡인 밸브(22)를 개방함으로써, 흡인 포트(17)로부터도 처리조(1)에 남는 알코올(X) 및 습기를 강제 배기 한다. 따라서, 저압 건조 처리(스텝 39)를 예를 들면 반 정도의 시간으로 단축 가능하다.
액체 배출/진공 흡인 유닛(15)에 의해 처리조(1)의 저압 건조 처리 가 종료되는 경우, 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)이 정지되고 드레인 밸브 (13)가 닫혀진다. 그 후, 순수 공급 유닛(12)이 작동되고 순수 밸브(10)를 약간 개방하여, 액체 공급 /배출 포트(8)로부터 처리조(1)에 소량의 순수 (N)를 공급한다(스텝 40). 상기 순수(N)의 공급은, 처리조(1)가 순수(N)의 증기 분위기에 의해 채워질 때까지 행해진다.
대기압 이하의 압력에서 처리조(1)에 공급된 순수(N)는 증기화 되어, 처리조(1)에, 기판(W)의 표면에 보호막(F)을 형성하는 막형성 분위기를 형성한다.
따라서, 도 9에 도시한 바와 같이, 증기화 된 순수(N)가 기판(W)의 표면에 흡착되어, 상기 표면에 순수(N)의 보호막(F)이 형성된다.
동시에 기판(W)의 표면에 흡착된 순수(N)의 일부가 오목부(W-1)에 진입한다. 이 보호막(F)은 전형적으로는, 대기에 노출되는 경우에도, 증발하지 않는 수분자량 1~ 50분자의 극히 얇은 박막 두께로 된다.
보호막(F)을 기판(W)의 표면에 형성하기 위해서 필요한 처리시간이 경과하면(스텝 41), 순수 밸브(10)가 닫혀진다. 그 후, 가스 공급 유닛(19)이 작동되고 가스 밸브(23)가 개방되어, 처리조(1)에 가스가 공급됨으로써, 상기 처리조(1)가 대기압으로 복귀된다(스텝 42).
처리조(1)의 내부압력이 대기압으로 복귀되는 경우, 가스 공급 유닛(19)이 정지되어 가스 밸브(23)가 닫혀진다. 또한, 처리조(1)의 상부 구멍을 밀폐하는 뚜껑(16)을 개방하여, 보호막(F)이 형성된 각각의 기판(W)이 처리조(1)로부터 반출된다(스텝 43).
따라서, 대기압 이하의 압력에서 처리조(1)의 감압과 가압을 반복함으로써 화학적 처리 및 수세 처리에 의해 청정화된 기판(W)은 그 후에 처리조(1)의 순수(N)에 의해 형성된 보호막(F)에 의해, 청정실 등의 대기중의 오염물로부터 보호된다.
즉, 청정화된 기판(W)을 처리조(1)로부터 반출하기 전에 기판(W)에 보호막(F)를 형성함으로써, 대기안의 오염된 수분(유기 오염 등을 포함함)이 기판(W)의 표면에 흡착하는 것을 방지할 수 있어, 처리조(1) 외부에서도 기판(W)을 청정하게 유지할 수 있다.
처리조(1)를 감압 한 후에, 처리조(1)의 내부압력을 본래의 압력 값으로 복귀하기 위해서(스텝 31), 또는 감압에 의한 치환 건조 처리 후에 처리조(1)를 대기압으로 복귀하기 위해서(스텝 33, 42), N2가스 공급 수단 대신에 다음의 수단을 이용함으로써, 대기압으로 가압되거나 또는 복귀된다. 예를 들면, 순수 등을 혼합시키고 습기를 가지는 습도 제어 가스를 처리조(1)에 공급하는 수단, 또는 필터를 통해 불순물이나 유기 및 무기물성분을 없앤 후에, 청정실의 공기를 처리조(1)에 공급하는 수단을 이용하는 것이 가능하다.
<제 2실시예>
다음에, 본 발명의 처리 방법을 실시하는 처리시스템의 제 2실시예에 대해서 설명한다.
상기 처리 방법을 실시하는 처리 시스템은, 전술한 제 1실시예에서 상세하게 설명된 처리시스템의 구성과 기본적 구성이 동일하다. 제 2실시예에서 특히 언급하지 않는 사항에 대해서는, 제 1실시예에 따르는 것으로 한다.
제 2실시예의 처리시스템에서는, 흡인 포트(17), 흡인 라인(5), 흡인 밸브(22)는 반드시 필요하지는 않다. 그러나, 처리조 (1)의 약액 (M) 또는 순수(N)를 배출한 후, 처리조(1)를 감압 하는 경우에, 처리조 (1) 저부의 액체 공급/배출 포트(8)로부터 흡인과 병행하여 흡인 포트(17)로부터도 흡인을 실시함으로써, 감압 시간을 단축하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 상기 처리조를 단시간에 효율적으로 갑압할 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제 2실시예의 처리 방법은, 액체접촉 스텝 44, 액체공급 스텝 45 및 액체증발 스텝 46을 포함한다. 액체접촉 스텝 44, 액체공급 스텝 45 및 액체증발 스텝 46을 적어도 1회, 바람직하게는 수회 반복한다. 이 처리에 의해, 기판(W)의 표면뿐만 아니라, 예를 들면 선폭이 1O ㎛ 이하이며 깊이가 다른 컨택트 홀, 딥 패턴 등의 트렌치와 같은 복잡하고 다양한 오목부에 대해서도 확실히 화학적 처리 및/또는 수세 처리 할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 다공질 기판의 기공도 확실히 세정될 수 있다.
액체접촉 스텝 44에서는, 이소프로필 알코올(IPA) 등의 알코올(X)을 기판(W)의 표면에 접촉시키고, 상기 표면의 오목부(W-1)에 알코올(X)을 진입시킨다. 그 후, 이에 의해 상기 오목부 (W-1)에 약액(M) 또는 순수(N)의 공급을 용이하게 한다.
즉, 약액(M) 또는 순수(N)자신의 표면장력(접촉각) 등이 장해가 되기 때문에, 약액(M) 또는 순수(N)만으로는 선폭이 1O ㎛ 이하인 트렌치 등의 오목부에 진입하기 어렵다. 따라서, 이 실시예에서는, 오목부(W-1)에 약액(M) 또는 순수(N)를 확실히 진입시키기 위해서, 알코올(X)을 기판(W)의 표면에 접촉(부착 또는 응착) 시킨다.
여러 가지의 방법이 알코올(X)을 기판(W)의 표면에 접촉시키는 방법으로서 가능하다. 예를 들면, 기판(W)이 수직 또는 기울어져서 평행하게 배치되는 밀폐된 처리조(1)에서, 알코올(X)의 증기분위기를 형성함으로써, 기판(W)의 표면에 알코올(X)을 접촉시켜, 상기 표면에서 알코올(X)을 응축시킨다. 이 방법은, 처리조(1)의 내부압력을 대기압 이하로 형성함으로써 실시하는 것이 바람직하다.
액체공급 스텝 45에서는, 약액(M) 또는 순수(N)가 상기 기판(W)이 완전하게 잠기는 액체레벨(L)에 도달할 때까지, 액체접촉 스텝44에서의 알코올(X)이 오목부(W-1)에 진입한 기판(W)을 포함한 처리조(1)에 약액(M) 또는 순수(N)를 공급한다.
보다 구체적으로는, 불화수소산(HF) 용액 등의 약액(M ),또는 온수 또는 냉수로서의 순수(N)를 처리조(1) 저부의 액체 공급/ 배출 포트(8)로부터 소정의 유속(m/s)으로 공급하면서, 처리조(1)의 상부의 측벽에 형성된 오버플로우 포트(20)로부터 약액(M) 또는 순수(N)을 오버플로우 시켜서, 처리조(1)에 상승류를 형성한다. 상기 약액(M) 또는 순수(N)에 의해서 기판(W)상의 산화막 등을 에칭하여 제거하는 화학적 처리, 또는 기판(W)상에 퇴적물 등을 씻어내는 수세 처리가 행해진다. 화학적 처리 또는 수세 처리 시에, 약액(M)또는 순수 (N)는 알코올(X)과 혼합하면서 오목부(W-1)에 진입한다.
액체증발 스텝 46에서는, 처리조(1)로부터 약액(M) 또는 순수(N)를 흡인에 의해 배출한다. 그 후에, 오목부(W-1)에 알코올(X)과 섞인 약액(M) 또는 순수(N)의 일부를 알코올(X)과 함께 증발(휘발)시킨다.
오목부(W-1)에 진입한 약액(M) 또는 순수(N)를 알코올(X)과 함께 증발시키는 방법으로서는, 예를 들면, 처리조(1)를 감압 또는 가열하는 등의 방법이 가능하다. 이하에 실시예에서는, 처리조(1)를 감압하는 방법을 이용하고 있다.
따라서, 전술한 액체공급 스텝 45에서의 오목부(W-1)에 약액(M) 또는 순수(N)를 진입시켜, 이 약액(M) 또는 순수(N)를 처리조(1)의 감압에 의해 증발시킨다. 상기 사이클이 반복되는 경우, 오목부(W-1)에 액체의 이동(피스톤 운동)이 발생된다. 이 이동에 의해, 오목부(W-1)를 확실히 화학적 처리 및/또는 수세 처리할 수 있으므로, 표면과 같이 오목부(W-1)의 내부도 청정화 할 수 있다.
제 2실시예에 의한 처리 방법을 도 7에 도시한 흐름도를 참조하면서 설명한다.
기판(W)를 처리조(1)에 수직 또는 기울어져서 평행하게 배치하고, 뚜껑(16)을 닫는다(스텝 47).
뚜껑(16)이 닫혀진 후에, 액체 배출/ 진공흡인 유닛(15)을 작동시키고 흡인밸브(22)를 개방하여 처리조(1)를 대기압 이하 예를 들면, 10내지 99kPa의 압력까지 감압하는 처리를 개시한다(스텝 48).
처리조(1)의 내부압력이 10내지 99kPa의 범위내의 목표 압력 값까지 감압된 경우에, 흡인 밸브(22)를 닫는다. 그 후, 알코올 공급유닛(26)을 작동시켜서 알코올 밸브(25)를 연다. 따라서, 알코올 공급유닛(26)에 의해 생성된 알코올(X)의 증기가 증기 공급라인(7)을 통하여 처리조(1)의 상부 측벽 부분의 증기 공급포트(24)로부터 처리조(1)에 흡인되어 공급된다(스텝 49). 이것에 의해, 처리조(1)에는 알코올(X)의 증기에 의해 채워진 증기분위기가 형성된다.
이 알코올(X)의 공급은, 처리조(1)내에 증기분위기가 형성된 경우에, 정지 될 수 있거나 또는 알코올(X)이 기판(W)의 표면과의 접촉에 의한 온도 차이에 의해 상기 표면에 응축되어 오목부(W-1)에 진입하는 동안 계속될 수도 있다.
처리조 1내에 채워진 알코올(X)이 기판(W)의 표면의 컨택트홀, 딥 패턴 등의 오목부(W-1)에 진입한 경우(실제로는, 실험결과 등에 의거하여 미리 결정된 시간이 경과한 경우), 알코올 밸브(25)를 닫고 오버플로우 밸브(21)을 열어, 약액 공급 유닛(11)을 작동시키고 약액 밸브(9)를 연다. 따라서, 액체 공급/ 배출 포트(8)로부터 처리조(1)에 약액(M)이 소정의 유속(m/s)으로 공급된다.
처리조(1)에서의 약액(M)의 공급이 개시되는 경우, 기판(W)의 표면에 접촉하면서 흐르는 약액(M)의 상승류가 형성되고, 기판(W)상의 산화물이나 오염물질 등을 에칭하여 제거하는 화학적 처리가 개시된다. 처리조(1)에서 상승한 약액(M)이 오버플로우 포트(20)로부터 오버플로우 하여 오버플로우 밸브(21)을 통하여 배출된다. 약액(M)은 오목부(W-1)의 알코올(X)과 섞이면서 오복부(W-1)에 진입하여, 오목부(W-1)의 내부를 화학적 처리한다(스텝 50).
약액(M)의 공급을 개시하고나서 소정의 시간이 경과하는 경우, 오버플로우 밸브(21)가 닫혀지고 약액 공급 유닛 (11)이 정지되어 약액 밸브(9)가 닫혀진다. 또한, 드레인 밸브(13)가 개방되어, 처리조(1) 저부의 액체 공급/배출 포트(8)로부터 약액(M)의 흡인에 의해 배출이 개시된다(스텝 51).
처리조(1)의 약액(M)이 흡인에 의해 완전히 배출된 후에도 계속 작동하는 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)에 의해 처리조(1)에서 진공 흡인됨으로써, 상기 조의 감압이 개시된다(스텝 52). 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)을 단속적으로 작동시키거나 또는 상기 유닛(15)의 흡인력을 조절함으로써, 상기 조의 진공 정도를 조절할 수 있다.
처리조(1)는 감압이 개시되는 경우, 오목부(W-1)에서 알코올(X)과 섞여있는 약액(M)이 오목부(W-1)의 입구 측으로부터 서서히 증발한다(도 10c 내지 도 10f). 이 경우에, 증기압이 높은 알코올(X)이 우선적으로 증발한다.
처리조(1)의 감압을 개시하고 나서 소정시간이 경과한 경우에, 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)이 정지되어 드레인 밸브(13)가 닫혀진다. 다음에, 상기 흐름은 스텝 49로 복귀하여, 알코올 공급 유닛(26)을 다시 작동시키고 증기 밸브 (25)를 연다. 따라서, 감압된 처리조(1)에 증기화 된 알코올(X)이 빨려 들여가서, 상기 처리조(1)에 알코올(X)의 증기분위기가 형성된다. 스텝 49로부터 스텝 52의 처리는, 수회(N회) 반복된다.
스텝 49 내지 스텝 52가 미리 설정된 회수(N회)에 걸쳐서 반복되고 기판(W)의 화학적 처리를 위한 시간으로서 미리 설정된 처리시간이 경과하는 경우(스텝 53에 있어서 Yes), 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)이 정지되어 드레인 밸브(13)가 닫혀진다. 또한, 가스 공급 유닛(19)를 작동시켜서, 가스 밸브(23)를 연다. 이것에 의해, 가스 공급 포트(18)로부터 처리조(1)에 가스를 공급하여 상기 처리조 (1)의 내부압력이 대기압으로 복귀된다(스텝 54).
처리조(1)의 내부압력이 대기압으로 복귀하는 경우에, 가스 공급 유닛(19)을 멈추어 가스 밸브 23을 닫는다. 또한, 처리조(1)의 상부 개구부를 밀폐하는 뚜껑(16)을 열어, 기판(W)을 처리조(1)로부터 반출한다(스텝 55).
약액(M)에 의해 기판(W)의 화학적 처리가 종료된 후에, 계속해서, 순수(N)를 이용한 수세 처리를 실행하는 경우에는, 스텝 49로 복귀하고, 알코올 밸브(25)를 열어서 감압된 처리조(1)에 증기화된 알코올(X)을 공급한다.
다음에, 알코올 밸브(25)를 닫고 오버플로우 밸브(21)를 열어서, 순수 공급 유닛(12)가 작동되어 순수 밸브(10)를 연다. 따라서, 액체 공급/배출 포트(8)로부터 처리조(1)에 순수(N)가 소정의 유속(m/s)으로 공급된다. 그 후에, 약액(M) 대신에 순수(N)를 사용함으로써, 스텝 49 내지 스텝 52까지를 수회(N회)에 걸쳐서 반복한다.
따라서, 본 실시 형태의 처리 방법에서는, 기판(W)의 표면은 물론, 상기 표면에 존재하는 선폭이 1O ㎛ 이하인 작은 컨택트홀, 딥 패턴 등의 오목부 W-1내에, 약액 M 또는 순수 N를 알코올(X)과 혼합에 의해 확실히 공급할 수 있다. 또한, 오목부(W-1)에 진입한 약액(M) 또는 순수(N)의 일부가 처리조(1)에서 진공 배기됨으로써 서서히 증발되는 저압건조를 수회(N회) 반복한다. 이에 의해, 오목부(W-1)에서 처리액을 이동시킬 수 있다. 따라서, 오목부(W-1)의 산화막을 에칭하여 제거하는 화학적 처리 또는 약액이나 에칭 잔류물을 씻어내는 수세 처리가 확실하고 효과적으로 실행하는 것이 가능하다. 다공질 기판의 기공도 양호하게 세정할 수 있다.
제 2실시예에 의한 처리 방법에 의해 기판(W)의 표면 및 오목부(W-1)의 내부가 순수(N)를 이용하여 최종 클리닝 처리가 종료된 후에, 기판(W)의 표면에 보호막(F)를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 보호막(F)은 도 4를 참조하면서 제 1실시예에서 설명한 방법에 의해 형성 될 수 있다.
제 1실시예 및 제 2실시예에 의한 처리 방법을 조합함으로써, 기판 (W)의 표면 및 오목부(W-1)의 화학적 처리 및 수세 처리 등의 일련의 클리닝 처리를 할 수 있다.
이 경우에, 제 1실시예에 의한 처리 방법을 실행한 후에, 계속해서 제 2실시예에 의한 처리 방법을 실행한다. 이 사이클을 대기압 이하의 처리조(1)에서 반복할 수 있다. 또는, 제 2실시예에서 설명한 액체 접촉 스텝 44를 행하고, 다음에 액체 공급 스텝 45 중에 제 1의 실시예에서 설명한 바와 같이 처리조(1)의 대기압 이하에서 감압과 가압을 수회(N회)에 걸쳐서 반복한다. 그 후, 처리조(1)로부터 약액(M) 또는 순수(N)을 배출하여 제 2실시예에서 설명한 바와 같이 감압에 의한 액체 증발스텝 46을 실행할 수 있다.
<제 3실시예>
다음에, 본 발명의 처리 방법을 실시하는 처리시스템의 제 3실시예를 설명한다.
이 처리 방법을 실시하는 처리시스템은 제 1실시예에서 상세하게 설명한 처리시스템과 기본적 구성이 동일하다. 제 3실시예로서 특히 언급하지 않는 사항에 대해서는, 제 1실시예와 마찬가지이다.
제 3실시예의 처리 방법은, 도 11에 도시한 바와 같이, 액체 접촉 스텝 56, 액체 공급 스텝 57 및 액체 증발스텝 58을 포함한다.
이들 액체 접촉 스텝 56, 액체 공급 스텝 57, 액체 증발스텝 58을 적어도 1회, 바람직하게는 수회 반복한다. 이 처리에 의해, 기판(W)의 표면뿐만 아니라, 예를 들면 선폭이 1O ㎛ 이하이며 깊이가 다른 컨택트 홀, 딥 패턴 등의 트렌치와 같은 복잡하고 다양한 오목부에 대해서도 확실히 화학적 처리 및/또는 수세 처리 할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 다공질 기판의 기공도 확실히 세정될 수 있다.
즉, 약액(M) 또는 순수(N)가 알코올(X)에 접촉하여 알코올(X)과함께 용해하는 경우에 큰 운동에너지를 발생한다. 도 13 a에 도시한 바와 같이, 이 운동에너지를 이용함으로써, 오목부(W-1)의 입구에 근접하도록 응축된 알코올(X)의 표면장력에 대항하여, 알코올(X) 및 약액(M) 또는 순수(N)를 오목부(W-1)에 공급한다. 이러한 방식으로, 오목부(W-1)를 확실히 화학적 처리 또는 수세 처리하고, 청정화 한다(도 13b 및 도13e).
액체 접촉 스텝 56에서는, 상기 표면에 소망한 두께가 되도록, 이소프로필 알코올(IPA) 등의 알코올(X)을 기판(W)의 표면에 접촉시켜서 알코올(X)을 응축시킨다.
이 액체 접촉 스텝 56에서는, 밀폐된 처리조(1)에 수직 또는 기울어져서 평행하게 배치되어 있는 기판(W)의 표면에 표면장력(접촉각) 때문에 오목부(W-1)에 진입하지 못한다. 즉, 오목부(W-1)의 입구에 근접하도록 알코올(X)이 응축됨으로써, 각 기판(W)의 표면 전체에 응축막이 형성된다.
알코올(X)을 기판(W)의 표면에 접촉시키는 방법으로서는, 여러 가지의 방법이 가능하다. 예를 들면, 기판(W)이 수직으로 또는 기울어져서 평행하게 배치되는 밀폐된 처리조(1)에, 알코올(X)의 증기분위기를 형성함으로써, 기판(W)의 표면에 알코올(X)을 접촉시켜 상기 표면에서 알코올(X)을 응축시킨다. 이 방법은, 처리조(1)의 내부압력을 대기압 이하로 형성함으로써 실시되는 것이 바람직하다.
액체 공급 스텝 57에서는, 약액(M)또는 순수(N)를 처리조(1)의 저부에 형성된 액체 공급/배출 포트(8)로부터 처리조(1)에 공급하여 소정의 속도로 약액(M)또는 순수(N)의 액체레벨(L)을 상승시킨다. 상기 액체레벨(L)에서, 액체 접촉 스텝 56의 기판(W)의 표면에 응축된 알코올(X)에 약액(M) 또는 순수(N)가 접촉하고, 알코올(X)과 약액(M) 또는 순수 (N)가 섞이는 혼합되는 경우에 큰 운동에너지가 발생된다. 이 운동에너지에 의해, 오목부(W-1)의 입구에 급접한 알코올(X) 표면장력에 대항하여 오목부 (W-1)에 알코올(X)과 약액(M) 또는 순수(N)를 공급한다.
이 액체 공급 스텝 57에서, 약액(M) 또는 순수(N)를 처리조(1) 저부의 액체 공급/배출 포트(8)로부터 처리조(1)에 공급하고 처리조(1)의 상부를 향하여 상승시키는 경우, 상기 약액(M) 또는 순수(N)의 액체레벨(L)의 상승 속도는, O.OO1 내지 1.O m/s로 설정하는 것이 바람직하다.
액체레벨 속도가 O.OO1 m/s 이하인 경우에는, 대기압 이하의 압력으로 감압된 분위기의 처리조(1)에 공급된 약액(M) 또는 순수(N)의 액체레벨(L)이, 기판(W) 표면의 오목부(W-1)에 도달하기 전에, 상기 알코올이 증기화된 약액(M) 또는 순수(N)의 증기와 접촉하여 증발한다. 이것에 의해, 약액(M) 또는 순수(N)를 오목부에 진입시키기 위해서 알코올을 사용한다는 의미가 없게 된다.
한편, 액체레벨 속도가 1.O m/s를 초과하는 경우, 약액(M) 또는 순수(N)의 액체레벨(L)과 알코올(X)이 접촉하여 서로 혼합되기 전에, 오목부(W-1)가 존재하는 부위가 상기 용액에 디핑된다. 즉, 상기 액체레벨의 상승속도가 알코올(X)과 약액(M) 또는 순수(N) 사이의 반응속도 보다 빠르기 때문에, 알코올(X)과 약액(M) 또는 순수(N)이 혼합되기 전에 오목부 (W-1)가 존재하는 부위가 상기 약액(M) 또는 순수(N)중에 잠겨 버린다.
따라서, 처리조(1) 저부의 액체 공급/배출 포트(8)로부터 공급된 후 상승하는 약액(M) 또는 순수(N)의 액체레벨 속도를, 0.001 내지 1.0 m/s로 설정하는 것이 바람직하고, 0.01 내지 0.05 m/s로 설정하는 것이 더욱 바람직하다.
액체 증발스텝 58에서는, 처리조 (1)로부터 약액(M) 또는 순수 (N)를 흡인에 의해 배출한다. 그 후, 오목부 (W-1)에서 알코올(X)과 혼합된 약액(M) 또는 순수(N)의 일부를 알코올(X)과 함께 증발(휘발) 시킨다.
트렌치(W-1)에 진입할 경우에 알코올(X)과 혼합된 약액(M) 또는 순수(N)를 알코올(X)과 함께 증발시키는 방법으로서는, 예를 들면, 처리조 (1)의 내부압력을, 대기압 이하의 압력 범위 내에서 변화시키는 것이 바람직하다.
이 실시예에서는, 액체 공급 스텝 57에서, 오목부(W-1)에 약액(M) 또는 순수(N)를 공급하여, 처리조(1)를 감압하고 가압하는 처리를 반복함으로써 증발시킨다. 이것에 의해, 오목부(W-1)에서 액체의 왕복 이동이 일어나기 때문에, 오목부(W-1)를 확실히 화학적 처리 또는 수세 처리 할 수 있다. 따라서, 이 방법에 의해서, 기판(W)의 표면과 마찬가지로 오목부(W-1) 내부도 확실하고 효율적으로 청정화할 수 있다.
다음에, 제 3실시예에 의한 처리 방법을 도 12에 도시한 흐름도를 참조하면서 설명한다.
기판(W)를 처리조(1)에 수직하게 또는 기울어져서 평행하게 배치하고, 뚜껑(16)을 닫는다(스텝 59).
상기 뚜껑(16)이 닫혀진 후에, 액체 배출/ 진공 흡인 유닛(15)을 작동시키고 흡인밸브(22)를 열고, 처리조(1)의 대기압 이하 예를 들면 10 내지 99 kPa의 압력까지 감압하는 처리를 개시한다(스텝 60).
처리조 (1)의 내부압력이 10 내지 99 kPa의 범위내의 목표 압력까지 감소된 경우에, 상기 흡인 밸브(22)를 닫는다. 그 후, 알코올 공급 유닛(26)을 작동시키고 알코올 밸브(25)를 연다. 따라서, 알코올 공급 유닛(26)에 의해 생성된 알코올(X)의 증기가 증기 공급 라인(7)을 통하여 처리조(1)의 상부 측벽의 증기 공급 포트(24)로부터 처리조(1)에 빨려 들어가서 공급된다.(스텝 61). 이것에 의해, 처리조(1)의 알코올(X)의 증기에 의해 채워진 증기분위기가 형성된다.
이 알코올(X)의 공급은, 처리조(1)에 증기분위기가 형성되는 경우에 멈출 수 있고, 또는 기판(W)의 표면과의 접촉에 의해 생성된 온도 차이에 의해 상기 기판의 표면에 알코올(X)이 응축될 때까지 계속될 수도 있다.
알코올(X)이 기판(W)의 표면에 응축되는 경우(실제로는, 실험결과 등에 의거하여 미리 결정된 시간이 경과한 경우), 알코올 밸브(25)를 닫고 오버 플로우 밸브(21)를 열어, 약액 공급 유닛(11)을 작동시키고 약액 밸브(9)를 연다. 이것에 의해, 액체 공급/ 배출 포트(8)로부터 처리조(1)에 약액(M)이 공급된다. 약액(M)의 공급 속도는, 약액(M)의 액체레벨(L)이 0.001 내지 1.0 m/s의 속도로 처리조(1)의 저부로부터 상승하도록 제어된다.
처리조(1)에 약액(M)의 공급이 개시되는 경우, 기판(W)의 표면에 접촉하면서 약액(M)의 액체레벨(L)이 상승한다. 처리조(1)에서 상승한 약액(M)이 오버 플로우 포트(20)로부터 오버플로우 하여 오버플로우 밸브(21)를 통하여 배출된다. 이 약액(M)을 이용함으로써, 기판(W)상의 산화막 또는 오염물 등을 약액(M)에 의해 에칭하여 제거하는 화학적 처리가 실시된다(스텝 62).
이 화학적 처리에서는, 도 13b 및 도 13c에 도시한 바와 같이, 처리조(1)의 저부로부터 상승하는 약액(M)의 액체레벨(L)이, 기판(W)의 표면에 응축(부착)된 알코올(X)과 접촉하고, 상기 약액(M)과 상기 알코올(X) 혼합되는 경우에, 운동에너지가 발생된다. 이 운동에너지에 의해, 오목부(W-1)의 입구를 밀폐하는 알코올(X)의 표면장력에 대항하여, 알코올(X)과 약액(M)이 혼합되어 오목부(W-1)에 진입한다. 이것에 의해, 오목부 (W-1)의 내부가 기판(W)의 표면과 동시에 에칭이 된다.
약액(M)을 이용한 화학적 처리가 개시되고 나서 소정의 시간이 경과하는 경우에, 약액 공급 유닛(11)이 정지되고 약액 밸브(9)가 닫혀진다. 또한, 드레인 밸브(13)가 열리고, 처리조(1) 저부의 액체 공급/배출 포트(8)로부터 흡인에 의해 약액(M)의 배출이 개시된다(스텝 63).
처리조(1)의 약액(M)이 모두 흡인에 의해 배출된 후에도 계속 작동하는 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)이 처리조(1)의 진공흡인 됨으로써 상기 조의 감압이 개시된다(스텝 64). 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)을 단속적으로 작동시키거나 또는 상기 유닛(15)의 흡인력을 조절함으로써, 상기 조의 진공 정도를 조절할 수 있다.
처리조(1)가 감압이 개시되는 경우, 알코올(X)과 혼합되어 오목부 (W-1)에 진입한 약액(M)이, 상기 오목부(W-1)의 입구 측으로부터 서서히 증발한다(도 10c 내지 도10f). 이 경우에, 증기압의 높은 알코올(X)이 우선적으로 증발한다.
처리조(1)의 감압을 시작하고 나서 소정 시간이 경과한 경우에, 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)이 정지되고 드레인 밸브(13)가 닫혀진다. 알코올 공급 유닛(26)을 다시 작동시키고 증기 밸브(25)를 연다. 따라서, 감압 된 처리조(1)에 증기화된 알코올(X)이 흡인되어 상기 처리조(1)에 알코올(X)의 증기 분위기가 형성된다. 스텝 61부터 스텝 64는, 수회(N회)에 걸쳐서 반복된다.
스텝 61 내지 스텝 64가 미리 설정된 회수(N회)에 걸쳐서 반복되어 기판(W)의 화학적 처리를 위한 시간으로서 미리 설정된 처리시간이 경과하는 경우(스텝 65에 있어서 Yes), 액체 배출/진공 흡인 유닛(15)이 정지되고 드레인 밸브(13)가 닫혀진다. 또한, 가스 공급 유닛(19)을 작동시키고 가스 밸브(23)을 연다. 그 결과로서, 가스 공급 포트(18)로부터 처리조(1)에 가스가 공급되고, 상기 처리조(1)의 내부 압력이 대기압으로 복귀된다(스텝66).
처리조(1)의 내부압력이 대기압으로 복귀하는 경우, 가스 공급 유닛 (19)을 멈추어 가스 밸브(23)를 닫는다. 또한, 처리조 1의 상부 개구를 밀폐하는 뚜껑(16)을 열어, 기판(W)을 처리조(1)로부터 반출한다(스텝 67).
약액(M)에 의해 기판(W)의 화학적 처리를 완료한 후 계속해서 순수(N)를 이용한 수세 처리를 실행하는 경우에는, 상기 흐름은 스텝 61로 복귀하고, 약액 밸브(25)를 열어 감압된 처리조(1)에 알코올(X)을 공급 한다.
다음에, 알코올 밸브(25)를 닫아 오버플로우 밸브 (21)을 열고, 순수 공급 유닛(12)를 작동시키고 순수 밸브(10)를 연다. 따라서, 액체레벨속도가 0.O01 내지 1.O m/s의 속도가 되도록, 액체 공급/배출 포트(8)로부터 처리조(1)에 순수(N)가 공급된다. 그 후에, 약액(M) 대신에 순수(N)을 이용함으로써, 스텝 61 내지 스텝 64을 수회(N회)에 걸쳐서 반복한다.
따라서, 본 실시예에서는, 기판(W)의 표면을 커버하는 것은 물론, 상기 표면에 존재하는 컨택트 홀 또는 딥 패턴 등의 선폭이 ㎛ 이하인 오목부 (W-1)의 입구를 차단하는 알코올(X)의 표면장력을, 약액(M) 또는 순수 (N)와 알코올(X)과의 혼합에 의해 운동에너지를 이용함으로써 깰 수 있다. 따라서, 알코올(X)과 혼합된 약액(M)을 오목부(W-1)에 확실히 진입시킬 수 있다. 그 후, 오목부(W-1)에 진입한 상기 약액(M)의 일부가 처리조 (1)의 감압에 의해 서서히 증발되는 감압을 수회(N회) 반복한다. 이에 의해, 오목부(W-1)에서 처리액을 이동시킬 수 있다. 이것에 의해, 오목부(W-1)의 산화막을 에칭하여 제거하는 화학적 처리 또는 약액(M) 및 에칭 잔류물을 씻어내는 수세 처리를 확실하게 효과적으로 행한다. 다공질 기판의 기공에도 양호한 세정이 가능하다.
제 3실시예에 의한 처리 방법에 따라 순수(N)를 이용함으로써 기판(W)의 표면 및 오목부(W-1)가 최종 클리닝 처리가 종료된 후에, 기판(W)의 표면에 보호막(F)를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 보호막(F)은 도 4를 참조하여 제 1실시예에서 설명한 방법에 의해 형성 가능하다.
액체 접촉 스텝 56을 행한 후의 액체 공급 스텝 57중에, 제 1 실시 예에서 설명한 바와 같이 대기압 이하의 압력에서 처리조(1)의 감압과 가압을 수회(N회) 반복할 수 있다. 그 후, 처리조(1)로부터 약액(M) 또는 순수(N)를 흡인에 의해 배출하여 제 3실시예에서 설명한 액체 증발스텝 46을 실행하면서, 기판(W)의 표면 및 오목부(W-1)에 대한 화학적 처리와 수세 처리 등의 일련의 클리닝 처리를 실시할 수도 있다.
제 2실시예와 제 3실시예에서는, 액체 공급 스텝 45, 액체 공급 스텝 57에서, 약액(M) 또는 순수(N)를 계속적으로 공급하면서, 기판(W)의 표면 및 오목부(W-1)의 화학적 처리 또는 수세 처리를 행한다. 그러나, 처리시간이 짧으면, 처리조(1)의 저부로부터 공급된 약액(M) 또는 순수(N)의 액체레벨(L)이 기판(W)이 완전하게 잠기는 수위에 이른 경우에, 약액(M) 또는 순수(N)의 공급을 일시적으로 멈추어, 처리조(1)를 대기압 이하의 압력에서 더욱 감압하고, 그 후에 가압한다. 이 처리를 수회(N회)에 걸쳐서 반복할 수 있다.
상기 처리조(1)는 단일의 조 구조이다. 그러나, 기판(W)을 수직으로 또는 기울어져서 평행하게 배치되는 내부 조와 뚜껑(16)을 구비한 외부 조를 포함하는 2중의 조 구조도 될 수 있다. 또는, 그러한 상기 내부 조, 상기 내부 조의 외측에 형성된 중간 조 및 이 중간조의 외측에 형성된 뚜껑을 가지는 외부 조를 포함하는 3중의 조 구조도 가능하다. 4중의 조나 5중의 조 구조로 할 수도 있다. 즉, 기판(W)이 배치되는 공간을 밀폐가능하고 상기 밀폐 공간내의 압력을 제어할 수 있는 한, 조의 구조는 어떤 형태여도 괜찮다.
예를 들면, 2중 구조의 처리조를 이용하는 경우에는, 내부 조의 저부에 액체 공급/ 배출 포트(8) 형성하여 액체 공급/배출 포트(8)로부터 내부 조에 상승 수류를 형성하도록 약액(M) 또는 순수(N)가 계속적으로 공급된다. 상기 약액(M) 또는 순수(N)를 내부 조의 상부 개구부로부터 외부조 측에 오버플로우 시켜서, 상기 외부 조의 저부에 형성되는 드레인 홀로부터 조 외부에 배출된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 유용성을 예시적으로 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 처리조의 감압 및 가압이 대기 압 이하의 압력에서 반복된다. 따라서, 오목부 안에 진입하는 처리용액이, 감압시에 오목부 안의 기포의 팽창에 의해 오목부 외부로 밀려 나와, 가압에 의한 기포의 압축에 의해 오목부에 처리액이 진입한다. 이에 의해, 오목부에서 처리용액의 왕복 이동이 일어나, 오목부의 내부가 확실히 처리 될 수 있다.
따라서, 기판의 표면은 물론, 상기 표면에 존재하는 선폭이 1O ㎛ 이하로 깊이가 다른 복수의 다양한 오목부에 처리용액을 확실히 진입시켜, 왕복 이동시킬 수 있다. 따라서, 오목부의 산화막 등을 에칭하여 제거하는 화학적 처리로부터 상기 오목부 안의 약액 또는 에칭 잔류물 등의 퇴적물을 씻어 내는 수세 처리까지의 일련의 클리닝 처리를 확실하게 효과적으로 행할 수 있다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 고성능화, 고집적화 등의 반도체 디바이스의 제조스텝에서 중요한 것으로 생각되는 클리닝 처리를 양호하게 실시 할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 기판의 표면은 물론, 상기 표면에 존재하는 선폭이 1O ㎛ 이하로 깊이가 다른 복잡하고 다양한 트렌치등의 오목부에, 액체 접촉 스텝에서 알코올이 공급될 수 있다. 그 후에 행해지는 액체 공급 스텝에서, 상기 알코올과 처리용액을 혼합함으로써 처리조에 공급된 약액 또는 순수 등의 처리용액을 오목부에 확실히 공급할 수 있다. 그 후, 오목부 안에 공급된 처리용액의 일부를 액체 증발스텝에서 상기 처리조를 감압함으로써 증발시킨다. 이 처리를 반복함으로써, 각 오목부의 내부에서 처리액을 왕복이동 시킬 수 있다. 이에 의해, 오목부의 산화막 등을 에칭 제거하는 화학적 처리로부터 상기 오목부로부터 약액또는 에칭 잔류물의 퇴적물을 씻어내는 수세 처리까지의 일련의 클리닝 처리를 확실하게 효율적으로 실행하는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 액체 접촉 스텝의 기판의 표면에 알코올을 응축시켜, 그 후에 행해지는 액체 공급 스텝에서 처리용액이 공급되는 경우에, 큰 운동에너지가 처리용액과 알코올이 혼합될 때 발생된다. 이 운동 에너지에 의해, 미세한 오목부 입구를 차단하는 알코올의 표면장력에 대항하여, 상기와 같이 오목부에 처리용액을 확실히 공급할 수 있다. 그 후에 행해지는 액체 증발스텝에서 처리조의 감압에 의해, 오목부에 공급된 상기 처리용액의 일부를 증발시킨다. 이처리를 반복함으로써, 오목부의 내부에서 약액이나 순수 등의 처리용액을 왕복 이동시킨다. 이에 의해, 오목부의 산화막 등을 에칭 제거하는 화학적 처리로부터 트렌치의 약액 또는 에칭 잔류물 등의 퇴적물을 씻어내는 수세 처리까지의 일련의 클리닝 처리를 확실하게 효율적으로 실행하는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 처리될 기판의 표면과 마찬가지로, 예를 들면 1O ㎛ 이하의 치수를 가지는 트렌치, 컨택트홀, 딥 패턴, 다공질 기판의 세공을 확실히 처리(예를 들면, 화학적 처리, 수세 처리 등) 할 수 있다. 즉, 고성능화, 고집적화 등의 반도체디바이스의 제조 스텝에서 중요한 것으로 생각되는 컨택트 홀, 딥 패턴, 트렌치 등의 오목부 및 다공질 기판의 기공의 클리닝 등의 처리가 가능해진다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 클리닝 처리된 후에 행해지는 저압 건조 처리에 의해 기판 표면을 활성화한다. 이 활성화에 의해, 기판의 표면에 발생한 흡착 동작에 의해 상기 기판의 표면에 순수로 이루어진 보호막을 형성할 수 있다. 클리닝된 기판에 이 보호막을 형성함으로써, 예를 들면, 청정실 등의 대기에 상기 기판이 노출된 경우에도 기판의 청정면이 보호된다. 즉, 오염된 대기수분(유기 오염 등을 포함함)이 기판의 표면에 흡착되는 것을 막을 수 있다. 환언하면, 기판의 청정면을, 상기 기판이 처리조로부터 반출된 후에도 유지할 수 있다.
본 발명은 오목부를 가지는 기판을 양호하고 안정적으로 처리하기에 적합한 기판 처리 방법 및 기판 처리장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 상이한 실시예는 본 발명의 사상과 범위를 일탈함이 없이 자명하고 광범위하게 구성할 수 있으며, 본 발명은 첨부된 청구 항에서 정의된 것을 제외하고는 본 발명의 특정한 실시예에 한정되지 않는 것으로 이해 되어야한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 처리 시스템의 개략적인 구성도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1실시예에 의한 처리 방법에서 처리(클리닝)순서의 일예를 도시한 스텝의 개략도.
도 2a는 밀폐 처리조를 감압하여 트렌치(trench)의 기체(기포)를 팽창시킨 상태도.
도 2b는 상기 처리조를 가압하기 위하여 밀폐 처리조에 기체를 공급하고, 이에 의해 트렌치의 기체를 압축한 상태도.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 의한 처리 순서도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 보호막의 형성 순서도.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 제 1실시예에 의한 처리 방법에서 트렌치(오목부)의 기체(기포)와 처리용액과의 움직임을 도시한 확대 단면도.
도 5a는 밀폐된 처리조에 공급된 처리용액이 모세관력에 의해 트렌치에 진입한 상태도.
도 5b는 상기 조의 감압에 의해 트렌치의 기체가 팽창되고, 처리용액이 트렌치로부터 오버플로 하는 상태도.
도 5c는 트렌치로부터 오버플로한 기체의 일부가 처리용액으로 배출되는 상태도.
도 5d는 상기 조의 가압에 의해 트렌치의 기체가 압축되고, 처리용액이 트렌치에 진입한 상태도.
도 5e는 트렌치의 기체가 완전하게 배출되어 트렌치의 깊은 곳에 처리용액이 진입한 상태도.
도 6은 본 발명의 제 2실시에에 의한 처리의 스텝도.
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 의한 처리 순서를 도시한 흐름도.
도 8은 오목부의 특징 설명도.
도 9는 기판 표면에 순수한 물의 흡착막이 형성된 상태를 나타내는 확대 단면도.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 제 2실시예에 의한 처리 방법에서 알코올과 서로 혼합되어 트렌치에 진입하는 처리용액이 트렌치에서 이동하는 방법 도시한 확대 단면도.
도 10a는 밀폐된 처리조에 공급된 알코올의 증기가 트렌치에 진입한 상태도.
도 10b는 처리조에 공급된 처리용액이 트렌치의 알코올과 혼합되면서 트렌치에 진입하는 상태도.
도 10c는 처리조로부터 처리용액이 배출되고, 조의 감압에 의해 트렌치의 입구 부근의 처리용액이 알코올과 함께 증발을 시작한 상태도.
도 10d 내지 도 10f는 트렌치의 처리용액의 증발이 서서히 진행하는 상태도.
도 11은 본 발명의 제 3실시예에 의한 클리닝 방법의 스텝도.
도 12는 본 발명의 제 3실시예에 의한 처리순서를 나타내는 흐름도.
도 13a 내지 도 13e는 본 발명의 제 3실시예에 의한 처리방법에서 알코올과 처리용액이 서로 혼합되어 트렌치에 진입하는 방법을 도시한 확대 단면도.
도 13a는 밀폐된 처리조에 공급된 알코올의 증기가 기판의 표면에 응축한 상태도.
도 13b는 액체레벨이 상승하는 처리용액이 기판 표면에 응축된 알코올과 혼헙된 상태도.
도 13c는 알코올과 처리용액과의 용해 시에 발생되는 운동에너지에 의해 트렌치의 입구를 밀폐하는 알코올의 표면장력이 부서지고, 알코올과 서로 혼합되면서 처리용액이 트렌치에 진입을 개시한 직후의 상태도.
도 13d는 알코올과 서로 혼합된 처리용액이 트렌치에 더욱 진입한 상태도.
도 13e는 알코올과 혼합된 처리용액이 트렌치의 깊은 곳에 진입하여 상기 트렌치를 완전히 채운 상태도.
<간단한 도면 부호의 설명>
1 : 처리조 2 : 공급 라인
3 : 배출 라인 4 : 오버플로우 라인
5 : 흡인 라인 6 : 가스 라인
7 : 증기 공급 라인 8 : 액체 공급/배출 포트
11 : 약액 공급 유닛 12 : 순수 공급 유닛
15 : 진공 흡인 유닛 16 : 뚜껑
I7 : 흡인 포트 18 : 가스 공급 포트
19 : 가스 공급 유닛 20 : 오버플로우 포트
24 : 증기 공급 포트 M : 약액
N : 순수 X : 알코올
W : 기판(피 처리 매체) W-1: 오목부

Claims (24)

  1. 기판을 처리조에 배치하여 상기 처리조를 밀폐하는 밀폐 스텝과;
    상기 기판이 처리용액 안에 디핑된 상태에서, 밀폐된 상기 처리조의 내부압력을 변화시키는 압력제어 스텝과;
    를 포함하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 압력제어 스텝은, 상기 처리조를 감압하는 감압 스텝과 그 후에 가압하는 가압 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 압력제어 스텝은, 상기 감압 스텝 및 상기 가압 스텝을 포함한 사이클을 복수회 반복하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 압력제어 스텝은, 상기 처리조의 내부압력을 대기압 이하의 압력으로 내리고, 대기압 이하의 압력의 범위 내에서 상기 처리조의 내부 압력을 제어하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    처리 대상의 기판은 오목부를 가지고, 상기 압력제어 스텝은 상기 오목부 안의 기포가 상기 오목부로부터 배출되도록 상기 처리조의 내부 압력을 변화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    처리된 기판을 상기 처리조로부터 반출하기 전에, 상기 기판에 보호막을 형성하는 보호막 형성 스텝을 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 보호막은 순수로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
  8. 오목부를 가지는 기판을 처리조 안에 배치해서 상기 처리조를 밀폐하는 밀폐스텝과;
    상기 기판에 알코올을 공급하는 알코올 공급 스텝과;
    상기 기판에 처리용액을 공급하고, 상기 오목부 안에 상기 처리용액을 진입시키는 처리용액 공급 스텝과;
    상기 처리용액을 상기 처리조로부터 배출하는 배출스텝과; 그 후에
    상기 오목부의 상기 알코올 및 상기 처리용액의 적어도 일부를 증발시키는 증발스텝과;
    를 포함하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 알코올 공급 스텝, 상기 처리용액 공급 스텝, 상기 배출 스텝 및 상기 증발스텝을 포함한 사이클을 복수회 반복적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 처리용액 공급 스텝은, 상기 기판을 포함하고 있는 처리조에서 상기 처리용액의 액체레벨이 상기 기판의 면을 횡단하여 상승하도록, 상기 처리조에 상기 처리용액을 공급하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 처리용액 공급 스텝은, 상기 처리용액의 액체레벨이 0.001내지 1.0m/s의 속도로 상승하도록, 상기 처리용액을 상기 처리조에 공급하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 알코올 공급 스텝, 상기 처리용액 공급 스텝 및 상기 증발스텝은 대기압 이하의 압력 하에서 실시되는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
  14. 제 8항에 있어서,
    처리된 기판을 상기 처리조로부터 반출하기 전에, 처리된 기판에 보호막을 형성하는 보호막 형성 스텝을 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 보호막은 순수로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
  16. 기판을 배치하기 위한 밀폐 가능한 처리조와;
    상기 처리조의 내부압력을 제어하는 압력제어 기구와;
    를 포함한 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 압력제어 기구는, 상기 기판이 상기 처리조 내의 처리용액에 디핑된 동안에, 밀폐된 상기 처리조내를 감압하고 그 후에 가압하는 사이클을 적어도 1회 실시하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 압력제어 기구는, 상기 사이클을 복수회 반복적으로 실시하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 압력제어 기구는, 상기 처리조의 내부압력을 대기압 이하의 압력으로 내린 후에, 대기압 이하 압력의 범위 내에서 상기 처리조의 내부압력을 제어하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  19. 제 16 에 있어서,
    상기 압력제어 기구는, 기판의 오목부의 기포를 상기 오목부로부터 배출하도록 상기 처리조의 내부압력을 제어하기 위하여 동작하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  20. 오목부를 가지는 기판을 배치하기 위한 밀폐 가능한 처리조와;
    상기 처리조의 상기 기판에 알코올을 공급하는 알코올 공급 기구와;
    상기 처리조의 상기 기판에 처리용액을 공급하는 처리용액 공급 기구와;
    상기 처리조의 상기 처리용액을 상기 처리조 외부에 배출하는 배출 기구와;
    상기 알코올 및 상기 오목부의 상기 처리용액의 적어도 일부를 증발 시키기 위해 상기 처리조를 감압하는 압력제어 기구와;
    를 포함한 기판 처리장치에 있어서,
    상기 알코올 공급 기구 , 상기 처리용액 공급 기구 , 상기 배출 기구 및 상기 압력제어 기구는,
    상기 알코올 공급 기구에 의해 상기 알코올을 공급하는 스텝, 상기 처리용액 공급 기구에 의해 상기 처리용액을 공급하는 스텝, 상기 배출 기구에 의해 상기 처리용액을 배출하는 스텝 및 상기 압력제어 기구에 의해 감압하는 스텝을 포함한 사이클을 복수회 반복하도록, 동작하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 처리용액 공급 기구는, 상기 처리조에서 상기 처리용액의 액체레벨이 상기 기판의 면을 횡단하여 상승하도록, 상기 처리조에 상기 처리용액을 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 처리용액 공급 기구는, 상기 처리용액의 액체레벨이 0.001 내지 1.0m/s의 속도로 상승하도록 상기 처리용액을 상기 처리조에 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  23. 기판을 처리조 내에 배치해서 상기 처리조를 밀폐하는 밀폐스텝과;
    상기 기판이 처리용액 안에 디핑된 상태에서, 밀폐된 상기 처리조의 내부압력을 변화시키는 압력제어 스텝과;
    를 포함하는 기판처리 방법에 있어서,
    상기 압력 제어 스텝은 상기 처리조 내를 감압하는 감압 스텝과 그 후에 가압하는 가압스텝을 포함하고, 상기 감압스텝 및 상기 가압스텝을 포함하는 사이클을 복수회 반복하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
  24. 기판을 처리조 내에 배치해서 상기 처리조를 밀폐하는 밀폐 스텝과;
    상기 기판이 처리용액 안에 디핑된 상태에서, 밀폐된 상기 처리조의 내부 압력을 변화시키는 압력제어 스텝과;
    를 포함하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 압력제어스텝은 상기 처리조내를 대기압 이하의 압력으로 감압하는 감압스텝과 그 후에 가압하는 가압스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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