KR100729410B1 - 기판처리방법 및 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판처리방법 및 기판처리장치에 관한 것으로서, 반도체 웨이퍼(W)를 세정하기 위하여, 처리용기 내에 웨이퍼를 수용하고, 그 웨이퍼의 표면에 순수(純水)의 액막을 형성하고, 그 액막에 오존기체를 용해시켜 오존수의 액막을 형성시켜, 상기 오존수의 액막에 의해 웨이퍼 표면의 레지스트막을 제거하고, 순수의 액막은, 웨이퍼 표면에 대한 수증기의 응축에 의해 형성되며, 또한 그 대신에 처리용기 내에 수증기와 오존기체를 공급하여, 이들 반응에 의해 수산기 라디칼 등을 발생시킴으로써 웨이퍼 표면의 레지스트막을 제거할 수도 있으며, 이들 방법에 의해 높은 레지스트 제거능력을 얻을 수 있는 기술이 제시된다.

Description

기판처리방법 및 기판처리장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 있어서의 세정처리장치의 종단면도이다.
도 2는 웨이퍼 보지부재로서의 웨이퍼 보트의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 세정방법으로 이루어지는 제 1 공정을 설명하는 도이다.
도 4는 본 발명의 세정방법으로 이루어지는 제 2 공정을 설명하는 도이다.
도 5는 본 발명의 세정방법으로 이루어지는 제 3 공정을 설명하는 도이다.
도 6은 도 1의 세정처리장치와는 다른 다른 실시예에 의한 세정처리장치를 나타내는 종단면도이다.
도 7은 오존농도와 레진제거 레이트의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 웨이퍼의 주위분위기를 가압시킨 상태에서 오존을 이용하는 처리를 수행한 경우에 있어서의 유기물 제거특성을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 세정처리장치의 종단면도이다.
도 10은 도 9의 세정처리장치에서 이루어지는 처리의 상태를 설명하는 도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 세정처리장치의 종단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서의 세정처리장치의 종단면도이 다.
도 13은 도 12의 세정처리장치에서 이루어지는 처리를 설명하기 위한 순서도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 세정처리장치의 종단면도이다.
도 15는 실시예 2에 있어서, 웨이퍼의 주위분위기를 가압시킨 상태에서 오존을 이용한 처리를 수행한 경우의 제거레이트와, SPM에 의한 약액처리를 수행한 경우의 제거레이트를 비교하여 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서의 세정처리장치의 배관계통도이다.
도 17은 도 16에 나타낸 처리용기를 확대하여 나타내는 종단면도이다.
도 18은 처리용기 본체의 사시도이다.
도 19는 처리용기의 바닥부를 나타내는 사시도이다.
도 20은 수증기 발생수단의 배관계통도이다.
도 21은 수증기 발생기의 사시도이다.
도 22는 수증기 노즐의 측면도이다.
도 23은 오존기체 공급수단의 배관도이다.
도 24는 가열수단 및 쿨에어 공급수단의 배관계통도이다.
도 25는 핫에어 제너레이터의 사시도이다.
도 26은 온도콘트롤 센서가 러버히터에 부착된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 27은 수증기 발생기, 핫에어 제너레이터, 배관부품 등이 박스에 수납된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 28은 배기수단 및 배액수단을 나타내는 배관계통도이다.
도 29는 배기헤더의 사시도이다.
도 30은 미스트 트랩의 사시도이다.
도 31은 싱크박스의 사시도이다.
도 32는 배기집합박스의 사시도이다.
도 33은 도 16의 세정처리장치에서 이루어지는 처리를 설명하는 순서도이다.
도 34는 배기수단의 변형예를 나타내는 설명도이다.
도 35는 도 16에 나타낸 세정처리장치의 수증기 발생수단의 변형예의 배관계통도이다.
도 36은 도 16에 나타낸 세정처리장치의 오존기체 공급수단의 변형예를 나타내는 배관계통도이다.
도 37은 도 16에 나타낸 세정처리장치의 핫에어 공급수단 및 쿨에어 공급수단의 변형예를 나타내는 배관계통도이다.
도 38은 핫에어가 웨이퍼상을 흘러내릴 때의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 39는 변형예의 세정처리장치에서 이루어지는 처리를 설명하는 순서도이다.
도 40은 변형예의 세정처리장치에서 이루어지는 처리를 설명하는 그래프이다.
도 41은 핀(fin)을 처리용기의 내주면에 설치한 경우에 있어서의, 핫에어가 웨이퍼상을 흘러내릴 때의 모습을 나타내는 설명도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1, 40, 100, 170, 190, 300 : 세정처리장치
2, 102, 302 : 처리용기 3, 110, 311 : 용기본체
4, 111, 312 : 뚜껑체 5 : 실부재
6 : 웨이퍼보트 6a∼6c : 보지부재
7 : 홈 8, 13, 51, 131, 153 : 히터
9, 121, 356 : 제어부 10, 104, 303 : 수증기
11, 105, 175, 304 : 수증기 공급수단 12, 50, 130 : 열판
*14, 49, 132, 200, 340 : 순수(純水)공급관로
15, 48, 133, 210, 339 : 순수(DIW)공급원
16, 23, 42, 45, 62, 64, 136, 144, 171, 180, 213, 413 : 유량콘트롤러
17, 52, 65, 231, 490 : 배액관로 20, 106, 305 : 오존기체
21, 141, 391 : 오존기체 공급관로 22, 140 : 오존기체 공급원
24, 145 : UV램프 25, 41 : 배기관로
26, 155, 211 : 순수토출노즐 27, 223 : 비활성기체 토출노즐
30, 160 : 레지스트막 31 : 순수의 액막
32 : 오존수의 액막 43, 172 : 압력센서
44, 177, 342 : 수증기 공급관로 46, 176 : 수증기 공급원
47 : 수증기 발생용기 60, 150 : N2공급관로
61 : N2공급원 63 : 핫 N2공급원
107, 306 : 오존기체 공급수단 108 : 핫 N2기체
109 : N2기체 공급수단 113, 314 : O링
*115 : 오존처리실 120 : 램프히터
122, 450 : 배기헤더 123 : 배기관
135, 143, 152, 179, 184, 212, 218, 227, 232, 375, 376, 381, 393, 412, 446, 493 : 개폐밸브
137, 183, 215, 217, 226 : 배액관 142, 392 : 오존기체노즐
150 : 비활성기체 공급관로 151 : N2기체노즐
160 : 비활성기체 공급원 160a : 수용성 막
161 : 물분자 162 : 오존분자
181, 313 : 용기보톰 182 : 개스킷
191 : 세정조 193 : 린스처리실
194 : 내측조 195 : 중측조
196 : 외측조 217 : 오버플로우관
219 : 실판 220 : 셔터
221 : 개폐부 222 : 대기부
225 :배액부 230 : 박스
292 : 통로부 292a : 저벽(底壁)부
296 : 순수공급수단 233 : 배기통로
307 : 가열수단 308 : 쿨 에어 공급수단
309 : 배기수단 313a∼313d : 바닥면
316 : O링홈 317 : 수증기노즐 장착구
318 : 오존기체노즐 장착구 319, 320 : 기체노즐 장착구
321 : 기체샘플링포트 322 : 배기박스 접속구
323 : 창 341 : 수증기 발생기
343 : 수증기노즐 350, 415 : 통체
351 : 플랜지 352 : 바닥통
353, 416, 430∼432 : 러버히터 354, 417 : 카트리지히터
355, 497 : 내부온도 감시센서
357, 362, 377, 383, 422, 433 : 온도콘트롤센서
358, 363, 378, 384, 408, 423 : 오버히트센서
360 : 히터파이프 361 : 히터원반
366, 468, 511 : 유량조정밸브 367 : 액면 목시(目視)파이프
368 : 액면 상한센서 369 : 접속관로
370 : 안전밸브 376 : 플레이트히터
380 : 수증기 배기관로 382, 421 : 리본히터
385 : 내측파이프 386 : 외측파이프
387∼389 : 구멍 390 : 오존발생기
400 : 에어공급관로 401 : 핫에어 제너레이터
402 : 핫에어 공급관로 403 : 핫에어
404 : 에어노즐 406 : 에어공급원
411 : 압력계 414 : 필터
434 : 나사 435 : 단열재
436 : 커버 451 : 미스트 트랩
452 : 오존킬러 453 : 싱크박스
454 : 집합박스 460 : 기액분리부
461 : 배출부 462, 463 : 배관
466 : 냉각수 배액관로 470 : 제 2 배기관로
480 : 케이스 494 : 공방지센서
495 : 배액개시센서 496 : 액오버센서
491 : 제 2 배액관로 511 : 유량조정밸브
512 : 압력제어센서 657 : 온도센서
707 : 3방향 밸브 717 : 농도센서
W : 웨이퍼
본 발명은, 반도체 웨이퍼와 같은 기판에 세정처리와 같은 처리를 실시하는 기판처리방법 및 기판처리장치에 관한 것이다.
예를들어, 반도체 웨이퍼의 포토리소그래피 처리에 있어서는, 웨이퍼의 면에 대하여 레지스트를 도포하고, 이어서 레지스트를 도포한 웨이퍼의 면에 패턴의 노광을 실시하고, 그 후 현상을 실시하는 처리가 이루어진다. 그리고, 그 후 웨이퍼로부터 레지스터를 제거한다.
이와 같은 레지스트 제거시에는 세정처리장치가 이용되고 있으며, 이 처리장치에서는, SPM(H2SO4/H2O2의 혼합액)이라 불리는 약액이 충전된 세정조 내에 웨이퍼를 침지시켜 레지스트의 박리를 수행한다. 한편, 오늘날에 있어서는, 환경보전의 차원에서 약액을 사용하지 않고 폐액처리가 용이한 오존수를 이용하여 레지스트 제거를 수행할 것이 요구되어지고 있다. 이 경우에는, 오존수가 충전된 세정조 내에 웨이퍼를 침지시키고, 오존수 속의 산소원자 라디칼에 의해서 레지스트를 산화반응시켜 이산화탄소나 물 등으로 분해한다.
그런데, 통상적으로 고농도의 오존기체를 순수(純水)에 버블링시켜 용해시킴으로써 오존수가 생성되는데, 그 후 상기 오존수를 세정조 내에 충전시켜 두는 동안에 오존수 속의 오존이 줄어들어 오존농도가 저하되어 버리는 경향이 있었다. 또 한, 오존수의 세정능력은 오존농도의 고저에 의해 영향을 받기 때문에, 오존수의 농도저하에 의해 세정능력이 낮아져, 레지스트의 제거를 충분히 수행할 수 없는 경우가 있었다. 또한, 오존과 레지스트의 반응은 매우 빠르기 때문에, 웨이퍼를 오존에 침지시킨 상태에서는 레지스트 표면에 대한 오존의 공급이 불충분하게 되어 높은 반응속도를 얻을 수 없었다. 또한, 오존과 레지스트의 반응에는 높은 온도가 필요하기 때문에, 고농도의 오존수를 생성하기 위하여, 예를들어 80℃의 순수에 오존을 버블링시키는 경우가 있다. 그렇지만, 고농도의 순수는 기체의 용해성이 낮기 때문에, 고농도의 오존수를 생성시킬 수 없어 높은 반응속도를 얻을 수 없었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 높은 처리능력을 얻을 수 있는 기판처리방법 및 기판처리장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위하여, 기판의 표면에 용매의 액막을 형성하는 공정과, 상기 액막에 처리기체를 용해시키는 공정을 포함하는 기판처리방법이 제공된다.
또한, 본 발명에서는, 상기 목적을 달성하기 위하여, 기판에 용매의 증기를 공급하는 공정과, 기판에 처리기체를 공급하는 공정과, 용매의 증기와 처리기체를 반응시켜 반응물질을 생성시키고, 상기 반응물질에 의해 기판을 처리하는 공정을 포함하는 기판처리방법이 제공된다.
또한, 용매의 증기와 처리기체를 반응시켜 반응물질을 생성시키는 상기 공정은, 용매의 분자와 처리기체의 분자가 혼합된 혼합층을 기판의 표면에 형성하는 공정으로 이루어지도록 할 수 있다.
상기 반응물질은, 예를들어 원자, 분자, 라디칼 등으로, 이와 같은 반응물질은 처리실 내에서 생겨난 후, 감소되지 않고 바로 처리에 활용되기 때문에 높은 처리능력을 발휘한다. 따라서, 예를들어 기판표면의 레지스트막의 제거에 이 방법이 이용되는 경우에는, 용매로서의 수증기와 처리기체로서의 오존기체와의 반응에 의해 생겨난 수산기 라디칼에 의하여 레지스트막을 수용성 막으로 적절하게 변질시킬 수 있다. 또한, 처리기체에는, 오존기체 외에도, 예를들어 염소기체, 불소기체, 수소기체, 미리 각종 반응종(라디칼)을 가지고 있는 염소기체, 불소기체, 수소기체 등이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위하여, 기판의 처리가 이루어지는 내부공간을 형성하는 처리용기와, 처리용기의 내부공간에 처리기체를 공급하는 처리기체 공급부와, 처리용기의 내부공간에 용매의 증기를 공급하는 용매증기 공급부와, 처리용기의 내부공간 내에 기판을 보지하는 기판보지부재를 갖춘 기판처리장치가 제공된다.
상기 기판처리장치는, 처리용기의 내부공간에서 기판보지부재에 보지되어 있는 기판의 온도를 조정하는 기판온도 조정수단을 갖춘 것이 유리하다. 상기 기판온도 조정수단은, 처리용기에 설치된 히터라도 좋으며, 혹은 처리용기의 내부공간에 온도조정된 기체를 공급하는 온도조정기체 공급수단이라도 좋다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1에 나타낸 세정처리장치는, 예를들어 25장의 웨이퍼를 일괄적으로 세정하도록 구성되어 있다. 상기 세정처리장치는, 오존기체를 이용하여 웨이퍼(W)로부터 레지스트를 제거하는 것이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 세정처리장치(1)는 웨이퍼(W)의 세정이 이루어지는 처리용기(2)를 갖추고 있다. 상기 처리용기(2)는, 예를들어 25장의 웨이퍼(W)를 충분히 수납할 수 있는 크기를 가진 용기본체(3)와, 상기 용기본체(3)의 상면 개구부를 개방가능하게 폐쇄하는 뚜껑체(4)를 갖추고 있다. 또한, 도시한 예와 같이, 뚜껑체(4)가 용기본체(3)의 상면 개구부를 폐쇄하였을 때에는, 뚜껑체(4)와 용기본체(3)와의 사이의 공간은, O링 등의 실부재(5)로 밀폐하여, 용기본체(3) 내의 분위기가 밖으로 새어나가지 않도록 한다.
용기본체(3) 내에는, 웨이퍼(W)를 수직자세로 보지하는 웨이퍼 보지부재로서의 웨이퍼 보트(6)가 삽입되어 있으며, 상기 웨이퍼 보트(6)는 3개의 수평으로 평행한 보지부재(6a, 6b, 6c)를 가지고 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 이들 보지부재(6a, 6b, 6c)의 각각에는 웨이퍼(W)의 가장자리 하부를 보지하는 홈(7)을 등간격으로 25개 형성하고 있다. 따라서, 용기본체(3)는, 25장의 웨이퍼(W)를 등간격으로 배열시킨 상태에서 내부에 수납할 수 있는 구성으로 되어 있다. 웨이퍼 보트(6)는, 웨이퍼(W)의 처리 전에 용기본체(3) 내로 웨이퍼 보트를 Z방향으로 하강시키거나, 처리후 용기본체(3) 내로부터 웨이퍼 보트를 Z방향으로 끌어올릴 때에 이용하는 샤프트(6d)를 가지고 있다. 또한, 웨이퍼 보지부재(6)는 용기본체(3)의 안팎으로 이동가능한 웨이퍼 보트 대신에, 용기본체(3) 내에 설치한 보지부재(6a, 6b, 6c)로 하여도 좋다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 용기본체(3)의 상부에 있어서의 내벽에는, 용기본체(3) 내에 보지된 웨이퍼(W)의 주위를 둘러싸도록 하여 히터(8)를 설치하고 있다. 히터(8)는 제어부(9)에 접속되어 있다. 제어부(9)로부터의 조작신호에 의하여 히터(8)의 발열량을 조정하고, 처리용기(2) 내에 수납된 웨이퍼(W) 및 웨이퍼(W)의 주위의 분위기를 소정의 온도로 유지하도록 되어 있다.
용기본체(3)의 바닥부에는, 처리용기(2) 내에 수증기(10)를 공급하는 수증기 공급수단(11)을 설치하고 있다. 수증기 공급수단(11)은 용기본체(3)의 바닥부에 있어서 내벽에 고착된 열판(12)과, 열판(12)의 하면에 부착된 히터(13)와, 열판(12)의 상면에 순수를 떨어뜨리는 순수 공급관로(14)를 가지고 있다. 히터(13)는 제어부(9)에 접속되어 있다. 제어부(9)로부터의 조작신호에 의하여 히터(13)의 발열량이 제어되도록 되어 있다. 순수 공급관로(14)는, 그 입구에 순수(DIW) 공급원(15)에 접속시키고, 그 출구를 열판(12)의 상방에 개구시키고 있다. 또한, 순수 공급관로(14)에 유량 콘트롤러(16)를 설치하고 있다. 유량 콘트롤러(16)는 제어부(9)에 접속되어 있다. 제어부(9)로부터의 조작신호에 의해 유량 콘트롤러(16)를 제어하여 순수 공급관로(14) 내의 순수의 유량을 조정하도록 되어 있다. 따라서, 발열된 히터(13)에 의해 열을 띤 열판(12)에 대해, 순수 공급관로(14)로부터 순수를 떨어뜨리면, 순수가 기화하여 수증기(10)가 발생하게 되고, 처리용기(2) 내를 수증기(10)로 충만시킬 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한, 기화되지 못한 순수는, 용기본체(3)의 바닥부에 있어서 내벽에 접속된 배액관로(17)를 거쳐 배액된다.
뚜껑체(4)에는, 처리용기(2) 내에 오존기체(20)를 공급하는 오존기체 공급관로(21)를 접속하고 있다. 오존기체 공급관로(21)의 입구를 오존기체 공급원(22)에 접속하고, 오존기체 공급관로(21)에 유량 콘트롤러(23), UV(자외선)램프(24)를 설치하고 있다. 상기 유량 콘트롤러(23)는 제어부(9)에 접속되어 있다. 제어부(9)로부터의 조작신호에 의해 유량 콘트롤러(23)를 제어함으로써, 오존기체 공급관로(21) 내의 오존기체(20)의 유량이 조정된다. 또한, UV램프(24)는, 오존기체 공급관로(21)를 통과하는 오존기체(20)에 자외선을 조사하여 오존을 활성화시킨다. 또한, 뚜껑체(4)에 처리용기(2) 내의 분위기를 배기하는 배기관로(25)를 접속하고 있다.
세정장치(1)에서는, 수증기(10)를 응축시켜 순수의 액막을 웨이퍼(W)의 표면에 형성한다. 이 경우, 제어부(9)는 히터(13)에 조작신호를 송신하여 수증기(10)를 충분히 발생시킬 수 있는 정도로 히터(13)의 발열량을 조정함과 동시에, 히터(8)에도 조작신호를 송신하여 웨이퍼(W)를 수증기(10)의 온도 보다도 낮은 온도로 조정하고, 웨이퍼(W)의 온도와 수증기(10)의 이슬점 온도와의 차를 제어하여 웨이퍼(W)의 표면에 수증기(10)를 후술하는 바와 같이 최적상태로 응축시키도록 되어 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 순수의 액막에 오존기체(20)를 용해시켜 오존수의 액막을 생성하고, 이로 인해 오존을 이용한 처리를 수행한다. 이 경우, 제어부(9)는 다음과 같은 제어를 수행한다. 즉, 제어부(9)는, 유량 콘트롤러(16)에 조작신호를 송신하여 수증기(10)의 발생량을 조정하여 순수의 액막의 막두께를 조정하고, 또한 유량 콘트롤러(23)에도 조작신호를 송신하여 순수의 액막의 막두께에 맞도록 오존기체(20)의 유량을 조정하여, 이로 인해 순수의 액막의 상면부에만 오존기체(20)가 용해되는 사태를 방지하고, 순수의 액막 속으로까지 최적이면서도 확실하게 오존기체(20)를 용해시킬 수 있는 상태로 한다.
상기 부재 외에, 웨이퍼(W)의 표면에 순수를 토출하여 린스세정을 수행하는 순수토출노즐(26)이나, 웨이퍼(W)의 표면에 질소(N2)기체(비활성기체)를 토출하여 건조를 수행하는 비활성기체 토출노즐(27)을 설치한다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 세정장치(1)에 의한 세정방법에 대하여 설명하기로 한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트막(30)이 형성되어 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 이와 같은 25장의 웨이퍼(W)를 처리용기(2) 내에 수납한다. 또한, 레지스트막(30)의 두께는 예를들어 1200nm이다.
계속해서, 히터(13)를 예를들어 120℃로 발열시킴과 동시에, 열판(12) 상에 순수 공급관로(14)를 거쳐 순수를 떨어뜨리고, 120℃의 수증기(10)를 발생시켜 처리용기(2) 내에 공급한다. 한편, 오존기체 공급관로(21)로부터, 예를들어 오존을 192g/m3(normal)[9vol%(체적백분율)]정도 가지는 오존기체(20)를 처리용기(2) 내에 공급한다. 이와 같이, 수증기(10)와 오존기체(20)를 개별 수단에 의해 공급한다.
또한, 히터(8)를 발열시켜 처리용기(2) 내의 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 온도조정한다. 상기 소정의 온도를 수증기(10)의 이슬점 온도보다 낮으면서 동시에 오존을 이용한 처리가 최적으로 이루어지는 온도로 설정해 둔다. 여기서, 웨이퍼(W)를 수증기(10)의 이슬점 온도보다 낮은 온도로 조정해 두기 때문에, 수증기(10)를 공급하였을 때에는, 도 4에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)의 표면에 수증기(10)가 응축하여 순수의 액막(31)이 형성된다. 상기 순수의 액막(31)에는 오존기체(20)가 용해된다.
이와 같이 해서, 순수의 액막(31)에 오존기체(20)가 용해되어, 오존수의 액막이 웨이퍼(W)의 표면에 생성된다. 그리고, 액막 속에는 산소원자 라디칼이 다량으로 생성된다. 웨이퍼(W)의 표면에서 생성된 산소원자 라디칼은 감소되지 않고 바로 산화반응을 일으켜, 레지스트막(30)을 카본산, 이산화탄소나 물 등으로 분해한다. 그리고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 오존수의 액막(31)에 의해 레지스트막(30)은 충분히 산화분해되어 수용성으로 변질된다. 따라서, 그 후의 순수에 의한 린스세정에 의해, 레지스트가 수용화된 막(32)은 용이하게 제거할 수 있다.
이와 같은 세정방법에 의하면, 순수의 액막(31)을 웨이퍼(W) 표면에 형성하는 한편, 순수의 액막(31)에 오존기체(20)를 용해시키기 때문에, 순수의 액막(31)을, 레지스트막(30)을 제거할 수 있는 오존수의 액막(32)으로 변질시킬 수 있다. 이와 같은 오존수의 액막(32)은, 웨이퍼(W) 상에서 반응 직전에 생성되기 때문에, 시간의 경과에 의한 오존농도의 저하가 일어나지 않아 처리능력이 높게 유지된다. 따라서, 레지스트를 도포한 웨이퍼(W)에 대해 오존을 이용한 효과적인 처리를 실시할 수 있다.
더구나, 수증기(10)의 이슬점 온도보다도 낮은 온도로 조정된 웨이퍼(W)의 표면에 수증기(10)를 공급하기 때문에, 웨이퍼(W)의 표면에 수증기(10)를 확실하게 응축시킬 수 있으며, 웨이퍼(W)의 표면에 막두께가 얇은 순수의 액막(31)을 확실하면서도 용이하게 형성할 수 있다. 막두께가 얇으면, 순수의 액막(31)을 고농도의 오존수 액막(32)으로 변질시킬 수 있으며, 오존을 이용한 처리를 신속하게 수행할 수 있다. 또한, 오존기체 공급관로(21)로부터 새로운 오존기체(20)를 공급시키고, 액막에 대한 용해를 계속적으로 수행한다. 따라서, 반응에 의해 삭감된 분의 오존을 보충하고, 얇은 액막을 통해 레지스트막(30)으로 새로운 오존을 신속하면서도 충분히 공급하여, 높은 반응속도를 유지할 수 있다. 순수의 액막(31)이나 오존수의 액막(32) 등의 액막은, 수적(水滴)을 형성하지 않을 정도의 얇기면 된다. 또한, 웨이퍼(W)를 산화반응을 활발하게 수행할 수 있는 범위 내에서 수증기(10)의 이슬점 온도보다도 낮은 온도로 조정하기 때문에, 오존을 이용한 처리의 촉진을 꾀할 수 있다.
그 후, 순수토출노즐(26)로부터 순수를 토출시켜 웨이퍼(W)의 표면으로부터 수용화한 레지스트막을 씻어내리고(린스세정하고), 비활성기체 토출노즐(27)로부터 N2기체(비활성기체)를 토출시켜 웨이퍼(W)로부터 액방울을 제거한다(건조). 계속해서, 뚜껑체(4)를 열어 웨이퍼(W)를 세정장치(1) 내로부터 반출한다. 또한, 린스세정이나 건조를 세정장치(1) 내에서 수행하지 않고, 예를들어 레지스트막(30)을 제거한 후에 웨이퍼를 세정장치(1)로부터 반출하여 린스전용 세정장치나 건조장치에 반입하여 수행하도록 하여도 좋다.
이렇게 해서, 본 발명의 실시예에 관한 세정방법에 의하면, 세정직전에 웨이퍼(W)의 표면에 세정처리능력이 높은 오존수의 액막(32)을 생성하기 때문에, 웨이퍼(W)에 대하여 오존을 이용한 효과적인 처리를 실시할 수 있다. 그 결과, 레지스트막(30)을 충분히 제거할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 관한 세정장치(1)는 이상의 세정방법을 적절하게 실시할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기의 예에 한하지 않고, 각종 태양을 취할 수 있는 것이다. 예를들어, 촉매기체를 처리용기 내에 미량으로 공급하고, 액막 속에서 산소원자 라디칼의 생성을 촉진시켜 산화반응을 보다 활발하게 수행할 수 있도록 하는 것도 좋다. 이 경우, 촉매기체로는 NOx기체 등을 이용할 수 있다.
또한, 처리용기 내에 수증기 공급수단을 설치하여 장치 내부에서 수증기를 발생하는 경우에 대해 이상과 같이 설명하였는데, 후술하는 바와 같이, 세정장치의 외부에서 수증기를 발생시켜, 이 수증기를 처리용기 내에 공급하도록 하여도 좋다. 이와 같은 구성에 있어서는, 처리용기 내에 수증기 공급수단을 설치할 필요가 없기 때문에, 그 만큼 세정장치의 소형화를 꾀할 수 있다.
상기 세정장치(1)에서는, 배기관로(25)로부터 그대로 배기를 수행하고 있는데, 본 발명은, 도 6에 나타낸 세정장치(40)와 같이, 배기관로(41)에 유량 콘트롤러(42)를 설치하여 처리용기(2) 내의 압력을 자유롭게 조정하는 구성으로 하여도 좋다. 상기 유량 콘트롤러(42)는 제어부(9)에 접속한다. 또한, 처리용기(2) 내에 압럭센서(43)를 설치하고, 상기 압력센서(43)로부터의 검출신호를 제어부(9)에 보낸다. 그리고, 제어부(9)는, 상기 검출신호를 바탕으로 유량 콘트롤러(42)를 제어하여 배기관로(41)의 배기량을 적게 하도록 되어 있다. 한편, 오존기체 공급원(22)은 오존기체의 공급압을 196kPa로 설정하고 있다. 따라서, 처리용기(2) 내는 소정의 가압분위기로서, 예를들어 196kPa로 설정, 유지가 가능하게 되어 있다. 또한, 도 1 및 도 6에 있어서, 거의 동일한 기능 및 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙임으로써 중복설명은 생략하기로 한다.
도 6에 나타낸 세정장치(40)에서는, 처리용기(2)의 하부에 수증기(10)를 공급하는 수증기 공급관로(44)를 접속하고 있다. 수증기 공급관로(44)에 유량 콘트롤러(45)를 설치하고, 수증기 공급관로(44)의 입구를 수증기 공급원(46)에 접속하고 있다. 수증기 공급원(46)은, 수증기 발생용기(47), 순수공급원(48), 순수공급관로(49), 열판(50), 히터(51), 배액관로(52)를 가지고 있다. 또한, 제어부(9)에 유량 콘트롤러(45)를 접속하여, 수증기(10)의 공급량을 조정하도록 하고 있다.
상기 비활성기체 토출노즐(27)에, N2기체를 공급하는 N2공급관로(60)를 접속하고 있다. 상기 N2공급관로(60)는 2개로 분기되어 있다. 한쪽 분기관로에 N2기체가 충전된 N2공급원(61)과 유량 콘트롤러(62)를 설치하고, 다른쪽 분기관로에 소정의 온도, 예를들어 150℃로 가열된 N2기체가 충전된 핫 N2공급원(63)과 유량 콘트롤러(64)를 설치하고 있다. 상기 제어부(9)에 의하여, 유량 콘트롤러(62, 64)를 제어하고, 비활성기체 토출노즐(27)에 공급하는 기체를 N2기체 또는 핫 N2기체로 적절하게 바꿀 수 있도록 되어 있다. 그 밖에, 처리용기(2)의 하부에 배액관로(65)를 접속하고 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 세정장치(40)에서 수행되는 세정방법에 대하여 설명하기로 한다. 우선, 처리용기(2) 내에 상온(23℃)의 웨이퍼(W)를 수납한다. 계속해서, 히터(8)를 예를들어 115℃로 발열시켜 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 조정한다. 한편, 오존기체 공급관로(21)로부터 196kPa의 공급압으로 오존기체(20)를 처 리용기(2) 내에 공급한다. 이 때, 비활성기체 토출노즐(27)로부터 예를들어 150℃의 핫 N2기체를 웨이퍼(W)의 표면에 토출시킨다. 그렇게 하면, 바로 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 승온시킬 수 있다.
웨이퍼(W)를 소정의 온도로 조정한 후, 핫 N2기체의 공급을 정지시키고, 수증기 공급관로(44)를 통해 수증기(10)를 처리용기(20) 내에 도입하여 웨이퍼(W)의 표면에 공급한다. 한편, 배기관로(41)의 유량 콘트롤러(42)를 제어하여 배기량을 적게 하고, 처리용기(20) 내를 196kPa의 가압분위기로 한다. 이와 같은 처리용기(20) 내에서는 오존기체(20)의 농도가 높아진다.
여기서, 웨이퍼(W)의 표면에서는 수증기(10)를 응축시켜 순수의 액막(31)을 형성하게 되는데, 처리용기(2) 내에 오존기체(20)를 미리 공급하여 충만시키고 있기 때문에, 바로 순수의 액막(31)에 오존기체(20)를 용해시켜 오존수의 액막(32)을 생성할 수 있다. 이렇게 해서 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 오존수의 액막(32)에 의해, 오존을 이용한 처리를 신속하게 수행할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)가 상온상태인 채로 수증기(10)를 공급하면, 수증기(10)의 이슬점 온도와 웨이퍼 온도의 온도차가 크기 때문에, 수증기(10)를 웨이퍼(W)의 표면상에 과다하게 응축시키게 되어, 다량의 수적이 웨이퍼(W)의 표면에 부착되어 버린다. 그렇게 되면, 막두께가 두꺼운 순수의 액막(31)이 웨이퍼(W) 상에 형성되기 때문에, 처리능력이 저하되어 버린다.
그렇지만, 상술한 바와 같이 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 승온시킨 후, 웨이퍼(W)의 표면에 수증기(10)를 공급함으로써, 수증기(10)를 적절한 막두께로 응축시킬 수 있으며, 확실하게 막두께가 얇은 순수의 액막(31)을 형성하여 처리능력의 저하를 막을 수 있다. 더구나, 웨이퍼(W)의 주위분위기를 196kPa로 가압하고 있기 때문에, 순수의 액막(31)에 대한 오존기체(20)의 용해량을 증가시킬 수 있으며, 웨이퍼(W) 상에 매우 고농도의 오존수의 액막(32)을 형성할 수 있다. 따라서, 처리능력을 한층 더 향상시킬 수 있다.
레지스트막(30)을 제거한 후, 처리용기(2) 내로부터 웨이퍼(W)를 반출하고, 그 후 린스전용 세정장치나 건조장치에 웨이퍼(W)를 순서대로 반송하여 린스세정, 건조를 수행한다. 한편, 처리용기(2)에서는, 수증기(10) 및 오존기체(20)의 공급을 정지시킨다. 처리용기(2) 내의 액방울을 배액관로(65)에 의해 배액하고, 유량 콘트롤러(42)를 완전히 열어둠과 동시에, 비활성기체 토출노즐(27)로부터 내보내는 N2기체에 의해 N2퍼지를 수행하고, 처리용기(2) 내로부터 오존기체(20) 및 수증기(10)를 몰아내어 내부환경을 건조시킨다. 그리고, 처리가 끝난 웨이퍼(W)를 처리용기(2) 밖으로 반출한 후, 다음의 상온 웨이퍼(W)를 처리용기(2) 내에 수납한다. 여기서, 수증기(10)가 잔존한 상태에서 상온의 웨이퍼(W)를 처리용기(2) 내에 수납해 버리면, 상술한 바와 같이 다량의 수적이 웨이퍼(W)의 표면에 부착되어 버린다. 그렇지만, 처리용기(2)와 수증기 공급원(46)을 개별적으로 설치한 결과, 처리용기(2) 내의 분위기를 간단하게 치환할 수 있으며, 따라서 웨이퍼(W)의 승온 후의 수증기 도입까지는 웨이퍼(W)의 표면을 건조시킨 상태로 유지할 수 있다.
이와 같은 세정방법에 의하면, 핫 N2기체를 이용하여 웨이퍼 승온시간을 단축시킴과 동시에, 수증기(10)를 공급하기 전에 오존기체(20)를 공급하여 오존수의 액막(32)의 생성시간도 단축시키기 때문에, 오존을 이용한 처리를 신속하게 수행하여 쓰르우풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 주위분위기를 가압하여, 순수의 액막(30)에 대한 오존의 용해도를 향상시키기 때문에, 레지스트막의 제거효율이 증가하고, 보다 한층 효과적인 오존을 이용한 처리를 실시할 수 있다.
이와 같은 세정장치(40)에 의하면, 수증기 공급관로(44)를 통해 처리용기(2) 내에 수증기(10)를 공급하기 때문에, 처리용기(2) 내의 수분량을 용이하게 조정할 수 있어 내부분위기를 건조시킬 수 있다. 또한, 히터(51)는 수증기 공급원(46) 내에서 발열하기 때문에, 히터(51)의 열적 영향은 처리용기(2) 내의 웨이퍼(W)에 미치지 않는다. 따라서, 웨이퍼(W)를 과도하게 가열하는 일이 없으므로 웨이퍼의 온도가 필요 이상으로 올라가지 않는다. 그 결과, 예를들어 웨이퍼 온도가 수증기(10)의 이슬점 온도를 넘어버림으로써, 수증기가 응축되기 어렵게 되어 순수의 액막형성이 이루어지지 않아, 오존을 이용한 처리를 수행할 수 없게 되는 사태를 방지할 수 있다. 또한, 세정처리장치(40)에 한하지 않고, 도 1의 세정처리장치(1)의 배기관로(25)에도 유량 콘트롤러를 설치하여 처리용기(2) 내에서 웨이퍼(W)의 분위기를 가압하도록 하여도 좋다.
실시예 1
다음으로, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하기로 한다. 우선, 처리대상을 유기물질(BARC)로 하고, 오존기체 속의 오존농도와 유기물 막의 제거레이트와의 관계를 조사하였다. 그 결과를 도 7에 나타낸다. 도 7에서는, 횡축을 오존농도[g/m3(normal)]로 하고, 종축을 제거레이트[nm/s]로 하였다. 도 7에서 이해할 수 있는 것과 같이, 오존농도가 높아짐에 따라 제거레이트가 향상되고 있다.
계속해서, 처리용기 내를 가압한 상태에서 오존을 이용한 처리를 수행하고, 그 처리능력에 대해 조사하였다. 상기 처리에서는, 처리용기 내의 압력을 196kPa로, 오존기체 속의 오존농도를 약 162g/m3(normal)[7.6vol%(체적백분율)]로, 처리시간을 3분간(min)으로, 유기물 막의 막두께 초기값을 67.4nm로 각각 설정하고 있다. 본 예에서는, 가압분위기의 처리용기 내에서의 순수의 비점은 올라가게 된다. 따라서 순수의 온도, 나아가 수증기의 온도를 80℃, 90℃, 100℃, 120℃의 5개의 경우로 설정하고, 각각의 경우에 있어서의 유기물 제거특성을 조사하였다. 그 결과를 도 8에 나타내었다.
도 8에서는, 횡축은 웨이퍼 온도[℃]를 나타내고, 종축은 처리 후의 유기물 막의 두께[nm]를 나타낸다. 도 8의 그래프선 a는 순수의 온도가 80℃일 때, 도 8의 그래프에서 선 b는 순수의 온도가 90℃일 때, 도 8의 선 c는 순수의 온도가 100℃일 때, 도 8의 선 d는 순수의 온도가 110℃일 때, 도 8의 선 e는 순수의 온도가 120℃일 때의 유기물 제거특성을 각각 나타내었다.
도 8의 선 a∼e에서 알 수 있듯이, 순수의 온도가 높을 수록 전체적으로 처리 후의 유기물 막의 두께가 얇고, 따라서 유기물 제거특성이 양호하다. 이로부터, 온도가 높은 분 만큼 반응속도가 빨라져, 오존을 이용한 처리가 활발히 이루어지는 것을 알 수 있다. 또한, 그래프의 선 b, d, e에서는, 웨이퍼 온도가 올라감에 따라 유기물 막의 제거량이 각각 증가하고 있다. 웨이퍼 온도가 수증기의 온도에 가까워져 웨이퍼와 수증기의 온도차가 좁혀지면, 수증기가 적절하게 응축하여 막두께가 얇은 순수의 액막이 최적으로 형성된다. 막두께가 얇으면 얇을수록, 순수의 상면부에만 그치는 것이 아니라, 순수의 액막 속으로까지 오존기체가 확실히 용해되어지게 되어, 유기물 제거가 적절히 이루어질 것이라 생각된다. 또한, 이 경우, 고농도의 오존수의 액막이 형성되어, 앞의 도 7에서 설명한 바와 같이, 제거레이트가 증가하였다고 생각된다. 한편, 선 b에서는 약 80℃ 근변을 경계로 하고, 또한 그래프선 d에서는 약 90℃ 근변을 경계로 하고, 또한 그래프선 e에서는 약 100℃ 근변을 경계로 하여 제거량이 각각 저하되어 간다. 이는, 웨이퍼 온도가 수증기의 온도에 지나치게 접근하면 순수의 액막형성이 어려운 상태가 되어 오존을 이용한 처리의 촉진을 꾀할 수 없게 되었음에 의한 것이라 생각된다.
또한, 웨이퍼(W)의 주위분위기를 가압하지 않고, 순수의 온도를 90℃로 설정하여 처리를 수행하였다. 그 결과를 도 8의 점 f로 나타내었다. 한편, 웨이퍼 온도, 순수의 가열온도 등의 조건은 바꾸지 않고, 웨이퍼(W)의 주위분위기를 196kPa로 해서 처리를 수행하면, 그 결과는 상기 그래프선 b의 점 b1으로 이동한다. 이들 점 f와 점 b1을 비교해 보면, 점 b1쪽이 유기물 막의 제거량이 2배 이상으로 되어 있다. 이와 같이, 웨이퍼의 주위분위기를 가압하는 것이 높은 처리능력을 얻는다는 사실을 확인할 수 있다.
이상에 설명한 실시예에서는, 세정처리 직전에 기판의 표면에 처리능력이 높은 액체의 액막을 생성하기 때문에, 기판에 대하여 효과적인 처리를 실시할 수 있다. 그 결과, 예를들어 기판으로부터 유기부착물, 금속부착물, 파티클, 자연산화막 등의 부착물을 충분히 제거할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 세정처리장치에 대해, 종단면도인 도 9를 참조하여 설명한다. 상기 세정처리장치(100)는 50장의 웨이퍼(W)를 일괄적으로 처리하도록 구성되어 있다. 상기 세정처리장치(100)도, 오존기체를 이용하여 웨이퍼(W)의 표면으로부터 레지스트를 제거하는 것이다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 세정처리장치(100)는 웨이퍼(W)의 처리가 이루어지는 처리용기(102)와, 처리용기(102) 내에서 웨이퍼(W)를 보지하는 보지수단으로서의 웨이퍼 보트(6)와, 처리용기(102) 내에 수증기(104)를 공급하는 용매증기 공급수단으로서의 수증기 공급수단(105)과, 처리용기(102) 내에 오존기체(106)를 공급하는 처리기체 공급수단으로서의 오존기체 공급수단(107)과, 웨이퍼(W)에 핫 N2기체(건조기체)(108)를 공급하는 건조기체 공급수단으로서의 N2기체 공급수단(109)을 갖추고 있다.
처리용기(102)는, 예를들어 50장의 웨이퍼(W)를 수납할 수 있는 크기를 가지는 용기본체(110)와, 용기본체(110)의 상면 개구부를 개방가능하게 폐쇄하는 용기뚜껑체(111)로 대별된다. 또한, 도시한 예와 같이, 뚜껑체(111)가 용기본체(110)의 상면 개구부를 폐쇄하였을 때에는, 뚜껑체(111)와 용기본체(110)와의 사이의 공간은, 립식의 O링(113)으로 밀폐되어, 처리용기(102) 내에 형성된 오존처리실(115)의 분위기가 밖으로 새어나가지 않도록 되어 있다.
용기뚜껑체(111)의 외주면(상면)에 램프히터(120)가 설치되어 있다. 램프히터(120)는 제어부(121)에 접속되고, 제어부(121)로부터의 급전에 의해 발열된다. 제어부(121)에 의해 공급하는 전력량을 조정함으로써, 램프히터(120)의 발열량을 제어하고, 웨이퍼(W) 및 웨이퍼(W)의 주위분위기를 소정의 온도로 가열하도록 되어 있다.
처리용기(2) 내에 오존처리실(115)의 실내분위기를 받아들여 외부로 배기하는 배기헤더(122, 122)가 설치되어 있다. 배기헤더(122, 122)에 공장의 배기계로 통하는 배기관(123)이 접속되어 있다.
웨이퍼 보트(6)는, 도 2에 나타낸 것과 동일한 구성을 가지는 부재로서, 예를들어 50장의 웨이퍼(W)를 종방향의 자세로 등간격으로 배열한 상태에서 보지하는 구조를 가지고 있다. 수증기 공급수단(105)은, 용기본체(110)의 바닥부에 설치되어 있다. 상기 수증기 공급수단(105)은, 용기본체(110)의 바닥부에 있어서 내벽에 고착된 열판(130)과, 열판(130)의 하면에 부착된 히터(131)와, 열판(130)의 상면에 순수를 떨어뜨리는 순수 공급관로(132)를 가지고 있다. 히터(131)는 제어부(121)에 접속되어 있고, 제어부(121)로부터의 급전에 의해 히터(131)의 발열량을 제어하도록 되어 있다. 순수 공급관로(132)의 입구측은 순수공급원(133)에 접속되어 있다. 순수 공급관로(132)의 출구측은, 열판(130)의 상방으로 개구되어 있다. 또한, 순수 공급관로(132)에 개폐밸브(135), 유량 콘트롤러(136)가 설치되어 있다. 개폐밸브(135), 유량 콘트롤러(136)는, 제어부(121)에 접속되어 있다. 제어부(121)로부터의 조작신호에 의해 개폐밸브(135)의 폐쇄를 제어하여 순수를 흐르게 할지의 여부를 결정하고, 유량 콘트롤러(136)의 열림정도를 제어하여 순수 공급관로(132) 내의 순수의 유량을 조정하도록 되어 있다. 따라서, 발열된 히터(131)에 의해 열을 띤 열판(130)의 상면에 순수 공급관로(132)의 선단으로부터 순수를 떨어뜨리면, 순수가 기화하여 수증기(104)가 발생하고, 상기 수증기를 웨이퍼(W)에 공급할 수 있도록 되어 있다. 또한, 기화하지 못한 순수는, 용기본체(110)의 바닥부에 있어서 내벽에 접속된 배액관(137)을 통해 배액된다.
오존기체 공급수단(107)은, 오존기체(106)의 발생 및 공급을 수행하는 오존기체 공급원(140)과, 오존기체 발생원(140)으로부터의 오존기체(106)를 공급하는 오존기체 공급관로(141)와, 오존기체 공급관로(141)로부터의 오존기체(106)를 처리용기(102) 내에 토출하는 오존기체노즐(142)을 갖추고 있다. 오존기체 공급관로(141)에, 개폐밸브(143), 유량 콘트롤러(144), UV램프(145)가 설치되어 있다. 개폐밸브(143), 유량 콘트롤러(144)는 제어부(121)에 접속되어 있다. 제어부(121)로부터의 조작신호에 의해, 개폐밸브(143)의 개폐를 제어하여 오존기체(106)를 흐르게 할지의 여부를 결정하고, 유량 콘트롤러(144)를 제어하여 오존기체 공급관로(141) 내의 오존기체(106)의 유량을 조정하도록 되어 있다. 또한, UV램프(145)는, 오존기체 공급관로(141)를 통과하는 오존기체(106)에 자외선을 조사하여 오존을 활성화시킨다.
비활성기체 공급수단(109)은, N2기체 또는 핫 N2기체를 공급하는 N2기체 공급관로(150)와, 비활성기체 공급관로(150)로부터 공급된 N2기체 또는 핫 N2기체를 토출하는 N2기체노즐(151, 151)을 갖추고 있다. 비활성기체 공급관로(150)의 입구측은, 비활성기체 공급원(160)에 접속되어 있다. 비활성기체 공급관로(150)에, 개폐밸브(152) 및 N2기체를 가열하기 위한 히터(153)가 설치되어 있다. 개폐밸브(152) 및 히터(153)는 제어부(121)에 접속되어 있다. 따라서, 제어부(121)에 의해 개폐밸브(152)를 개방시킴과 동시에, 히터(153)를 동작시키면 비활성기체 공급원(160)으로부터 공급된 예를들어 상온의 N2기체가 가열되어, 각 N2기체노즐(151)로부터 핫 N2기체(108)를 토출시킬 수 있다. 이 때, 핫 N2기체(108)를 웨이퍼 보트(6)에 직접 뿜어내면 신속하게 웨이퍼 보트(6)를 건조시킬 수 있다.
세정처리장치(100)에서는, 용매분자의 층으로서 물분자(H2O)의 층을 형성한다. 이 경우, 제어부(1210는, 히터(131)에 급전을 수행하여 수증기(104)를 충분히 발생시킬 수 있을 정도로 히터(131)의 발열량을 조정함과 동시에, 램프히터(120)에도 급전을 수행하여 웨이퍼(W)를 수증기(104)의 이슬점 온도보다도 높은 온도로 조정하여, 웨이퍼(W)의 온도와 수증기(104)의 이슬점 온도와의 차를 적절히 제어한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 고밀도의 물분자 층을 형성할 수 있게 된다. 또한, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 물분자 층에 오존분자를 혼합시켜, 고밀도의 물분자와 오존분자가 혼합된 혼합층을 형성하고, 이로 인해 오존을 이용한 세정처리 를 수행한다. 이 경우, 제어부(121)는, 유량 콘트롤러(136)를 제어하여 수증기(104)의 발생량을 조정하여 물분자 층의 형성 정도를 조정함과 동시에, 유량 콘트롤러(144)에도 조작신호를 송신하여 물분자 층의 형성 정도에 알맞도록 오존기체(106)의 유량을 조정하여, 물분자 층에 대해 오존분자를 과부족 없이 적절하게 혼합할 수 있는 상태로 한다.
그 외, 웨이퍼(W)에 대해 순수를 토출하여 린스세정을 수행하는 순수토출노즐(155)이 용기뚜껑체(111)의 내부에 설치되어 있다. 또한, 상기 비활성기체노즐(151, 151)로부터 웨이퍼(W)에 핫 N2기체(108)를 토출하면, 웨이퍼(W)를 건조시킬 수도 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 세정처리장치(100)에서 이루어지는 세정처리에 대하여 설명하기로 한다.
세정처리장치(100)에서는, 처리용기(102) 내의 웨이퍼(W)에 수증기(104)를 공급하고, 또한 웨이퍼(W)에 오존기체(106)를 공급하여 수증기(104)와 오존기체(106)와의 반응에 의해 발생한 수산기 라디칼에 의해 웨이퍼(W)를 처리한다. 즉, 우선 도 3에 나타낸 바와 같이, 표면에 레지스트막(30)을 실시한 웨이퍼(W)를 준비하고, 이와 같은 50장의 웨이퍼(W)를 처리용기(102) 내에 상기 실시예의 경우와 마찬가지로 수납한다. 또한, 레지스트막(30)의 두께는 예를들어 1200nm이다.
계속해서, 히터(131)를 예를들어 120℃로 발열시킴과 동시에, 열판(130)에 대해 순수 공급관로(132)로부터 순수를 떨어뜨리고, 120℃의 수증기(104)를 발생시 켜 처리용기(102) 내에 공급한다. 한편, 오존기체 공급관로(141)로부터, 예를들어 오존을 192g/m3(normal)[9vol%(체적백분율)]정도 가지는 오존기체(106)를 공급하고, 오존기체노즐(142)에 의해 처리용기(102) 내로 토출한다. 이와 같이, 수증기(104)와 오존기체(106)를 개별 수단에 의해 공급한다.
또한, 램프히터(120)를 발열시켜 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 온도조정한다. 상기 소정의 온도를, 오존을 이용한 처리가 최적으로 이루어지는 온도의 범위 내에서 수증기(104)의 이슬점 온도 보다도 높고, 동시에 수증기(104)의 온도 보다도 낮은 온도로 설정한다. 여기서, 웨이퍼(W)를 수증기(104)의 이슬점 온도 보다도 높은 온도로 온도조정하기 때문에, 수증기(104)를 공급하였을 때 수증기(104)가 응축되지 않는다. 즉, 도 10에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)의 표면상에 순수의 액막이 형성되는 일 없이, 웨이퍼(W)의 표면에 고밀도의 물분자(H2O)(161) 층을 확실하게 형성할 수 있다.
물분자(161)의 층에 오존(O3)분자(162)를 혼합시켜, 웨이퍼(W)의 표면에 물분자(161)와 오존분자(162)가 혼합한 혼합층을 형성한다. 상기 혼합층 속에서 물분자(161)와 오존분자(162) 끼리가 반응하여, 웨이퍼(W)의 표면에 예를들어 탄소원자 라디칼이나 수산기 라디칼(OH·Hydroxyl radical)등의 반응물질이 다량으로 발생한다. 웨이퍼(W)의 표면에서 발생한 수산기 라디칼은, 감소되는 일 없이 바로 산화반응을 일으켜 레지스트를 카본산, 이산화탄소, 물 등으로 분해하고, 도 10에 나타낸 바와 같이, 레지스트막(160)을 충분히 산화분해하여 수용성 막(160a)으로 변질시킨 다. 상기 수용성 막(160a)은 그 후의 순수에 의한 린스세정에 의해 용이하게 제거할 수 있다.
이상으로 설명한 세정처리방법에 의하면, 고밀도의 물분자(161) 층을 웨이퍼(W)의 표면에 형성하는 한편, 고밀도의 물분자(161) 층에 오존분자(162)를 혼합시킨다. 따라서, 물분자(161)의 층을, 레지스트막(160)을 제거할 수 있는 물분자(161)와 오존분자(162)가 혼합된 혼합층으로 변질시킬 수 있다. 상기 혼합층은, 웨이퍼(W)상에서 반응 직전에 생성되어, 시간적 경과에 의한 오존농도의 저하 등이 일어나지 않으며, 수산기 라디칼을 가지고, 처리용기(102) 내에서 발생한 직후의 수산기 라디칼을 감소시키는 일 없이 거의 세정처리에 활용할 수 있기 때문에, 처리능력이 높다. 따라서, 웨이퍼(W)에 대하여 오존을 이용한 처리를 효과적으로 실시할 수 있으며, 에를들어 종래보다도 1.5배 이상의 제거레이트(Removal Rate)를 얻을 수 있다.
더구나, 수증기(104)의 이슬점 온도 보다도 높으면서 또한 수증기(104)의 온도보다도 낮은 온도로 조정된 웨이퍼(W)에 수증기(104)를 공급하기 때문에, 웨이퍼(W)의 표면에 수증기(104)를 응축시켜 처음에 설명한 실시예의 경우와 같이 순수의 액막을 웨이퍼(W)의 표면에 형성하는 일이 없다. 순수의 액막에 오존기체(106)를 용해시켜 발생한 수산기 라디칼보다도 물분자(161)와 오존분자(162)가 혼합된 혼합층 속에서 생겨난 수산기 라디칼 쪽이 웨이퍼(W)의 표면의 레지스트막(160)과 바로 반응할 수 있다.
또한, 고밀도의 물분자(161) 층을 용이하게 형성할 수 있다. 고밀도의 물분 자(161) 층에 오존분자(162)를 적절하게 혼합시키면 반응이 활발하게 이루어지고, 고밀도의 물분자(161)와 오존분자(162)가 혼합된 혼합층 속에서는, 수산기 라디칼이 다량으로 발생할 수 있다.
또한, 순수의 액막에서는, 액온이 높아짐에 따라 용해성이 낮아져 오존기체(106)가 녹기 어려워짐에 반해, 물분자(161)의 층에서는, 웨이퍼 온도나 웨이퍼(W)의 주위분위기의 온도가 높아져도, 오존분자(162)의 혼합량은 별로 감퇴되지 않는다. 따라서, 순수의 액막에 오존기체(106)를 용해시킴으로써, 오존을 이용한 처리를 수행하는 경우에 비해 고온도 환경 하에서의 오존을 이용한 처리를 수행할 수 있다. 온도가 높은 편이 수산기 라디칼의 발생이나 수산기 라디칼에 의한 반응이 활발하게 이루어진다. 따라서, 높은 반응속도를 얻을 수 있으며, 오존을 이용한 처리를 신속하게 수행할 수 있게 된다.
또한, 오존기체 공급관로(141)로부터 새로운 오존기체(106)를 공급시키고, 물분자의 층에 대한 오존분자의 혼합을 계속적으로 수행한다. 따라서, 반응에 의해 삭감된 분의 오존이나 수산기 라디칼을 보충하여, 분자의 층을 통해 레지스트막(160)으로 새로운 오존이나 수산기 라디칼을 신속하면서도 충분히 공급할 수 있다. 따라서, 높은 반응속도를 유지할 수 있다. 또한, 물분자의 층이나 혼합층 등은 수적을 형성하지 않을 정도의 밀도이면 좋다. 또한, 웨이퍼(W)를 산화반응을 활발히 수행할 수 있는 범위 내에서 수증기(104)의 이슬점 온도 보다도 높은 온도로 조정하고 있기 때문에, 오존을 이용한 처리의 촉진을 꾀할 수 있다.
그 후, 순수토출노즐(155)로부터 순수를 토출시켜, 웨이퍼(W)의 표면으로부 터 수용화된 레지스트를 씻어내리고(린스세정하고), 비활성기체노즐(151, 151)로부터 N2기체(비활성기체)를 토출시켜 웨이퍼(W)로부터 액방울을 제거한다(건조한다). 그 후, 웨이퍼(W)를 세정처리장치(100)로부터 반출한다. 또한, 린스세정이나 건조를 세정처리장치(100)에서 수행하지 않고, 예를들어 레지스트막(160)을 제거한 후에 처리장치(100)로부터 반출하여 린스전용 처리장치나 건조장치에 반입하여 린스세정과 건조를 수행하도록 하여도 좋다. 한편, 처리장치(100)에 다음의 새로운 50장의 웨이퍼(W)를 반입하여, 계속해서 오존을 이용한 처리를 수행한다.
여기서, 처리중에 웨이퍼 보트(6)에 수증기(104)가 응축하여 수적이 부착되는 경우나, 오존을 이용한 처리 후에 웨이퍼 보트(6)에 의해 웨이퍼(W)를 예를들어 다음의 린스전용 처리장치로 이동시키는 경우, 웨이퍼 보트(6)에 수적이 부착될 가능성이 있다. 이와 같이 웨이퍼 보트(6)에 아직 처리되지 않은 웨이퍼(W)가 보지되면, 상기 웨이퍼(W)의 표면에도 수적이 부착되어 버리게 된다. 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면에서 순수의 액막에 오존기체(106)를 용해시키는 것보다도, 물분자(161)와 오존분자(162)가 혼합된 혼합층을 형성하는 편이, 반응에 의해 생겨난 수산기 라디칼이 레지스트막(160)과 바로 반응할 수 있다. 따라서, 다음의 새로운 50장의 웨이퍼(W)를 반입하기 까지, 비활성기체 공급수단(109)으로부터 웨이퍼 보트(6)로 핫 N2기체(108)를 공급하여 웨이퍼 보트(6)를 건조시킨다. 그 결과, 웨이퍼 보트(6)로부터 수적을 제거하여 오존기체(106)가 수적에 용해되는 사태를 방지할 수 있으며, 오존을 이용한 처리를 계속해서 적절하게 수행할 수 있다.
상기 실시예에 의한 세정처리방법에 의하면, 처리직전에 웨이퍼(W)의 표면에 고밀도의 물분자(161)와 오존분자(162)가 혼합된 혼합층을 생성하고, 상기 혼합층 속에서 생겨난 수산기 라디칼이 줄어드는 일 없이 거의 처리에 활용되기 때문에, 웨이퍼(W)에 대하여 효과적인 오존을 이용한 처리를 실시할 수 있다. 또한, 고온도 환경 하에서 물분자(161)와 오존분자(162)의 반응을 활발하게 수행하여, 수산기 라디칼의 발생이나 수산기 라디칼에 의한 반응을 촉진시켜 오존을 이용한 처리를 실시할 수 있다. 그 결과, 레지스트막(160)을 충분히 제거할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 관한 세정처리장치(100)는 이상의 처리방법을 적절하게 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 있어서의 오존을 이용한 처리중에 있어서는, 물분자(161)의 층에 오존분자(162)를 혼합시키는 것 외에도 각종 반응이 이루어진다. 예를들어, 처리용기(102) 내에서 수증기(104)와 오존기체(106)를 충돌시켜 혼합시킴으로써 혼합기체를 생성한다. 상기 혼합기체 중에는, 열분해나 충돌에 의해 유리(遊離)된 수산기 라디칼 등이 다량으로 발생된다. 혼합기체가 웨이퍼(W)와 접촉하였을 때에는 수산기 라디클은 산화반응을 일으켜, 앞의 물분자(161)와 오존분자(162)가 혼합된 혼합층과 마찬가지로, 레지스트를 카본산, 이산화탄소, 물 등으로 분해한다. 이와 같이, 웨이퍼(W)와 접촉하기 직전에 혼합기체 중에 수산기 라디칼을 다량으로 발생시켜 수산기 라디칼을 삭감시키는 일 없이 레지스트막(160)과 직접적으로 반응시키기 때문에, 높은 처리능력을 얻을 수 있다.
다음으로, 또 다른 실시예에 의한 세정처리장치(170)에 대해 도 11을 참조하여 설명하기로 한다. 도 9에 나타낸 처리장치(100)에서는, 배기헤더(122)를 거쳐 배기관(123)에 의해 배기를 수행하고 있었지만, 도 11에 나타낸 세정처리장치(170)는, 배기관(123)에 유량 콘트롤러(171)를 설치하여 처리용기(102) 내의 압력을 자유롭게 조정하는 구성으로 되어 있다. 유량 콘트롤러(171)는, 상기 제어부(121)에 접속되어 있다. 또한, 처리용기(102)에 압력센서(172)가 부착되어 있다. 상기 압력센서(172)에 의해 검출된 처리용기(102) 내의 압력은, 제어부(121)에 입력된다. 그리고, 제어부(121)는 압력센서(172)에 의해 검출된 압력을 바탕으로 유량 콘트롤러(171)를 제어하고 배기관(123)의 배기량을 줄이도록 되어 있다. 한편, 오존기체 공급원(140)은, 오존기체(106)의 공급압을 196kPa로 설정하고 있다. 따라서, 처리용기(102) 내에는 소정의 가압분위기로서 예를들어 196kPa으로 설정, 유지할 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한, 도 11에 있어서, 도 9에 있어서와 동일한 또는 거의 동일한 기능 및 구성을 가지는 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복설명을 생략하기로 한다.
상기 처리장치(170)는, 처리용기(102)의 외부에서 수증기(104)를 발생시키고, 상기 수증기(104)를 처리용기(102) 내에 도입하는 구성으로 되어 있다. 즉, 수증기 공급수단(175)은, 수증기(104)의 발생, 공급을 수행하는 수증기 공급원(176)과, 수증기 공급원(176)으로부터의 수증기(104)를 공급하는 수증기 공급관로(177)와, 수증기 공급관로(177)로부터의 수증기(104)를 처리용기(102) 내에 토출하는 수증기노즐(178)을 갖추고 있다. 수증기 공급원(176)에는, 상술한 바와 같은 열판이나 히터 등이 갖추어져 있다. 수증기 공급관로(177)에는, 개폐밸브(179), 유량 콘 트롤러(180)가 설치되어 있다. 개폐밸브(179), 유량 콘트롤러(180)는 제어부(121)에 접속되고, 제어부(121)에 의해 수증기(104)의 공급량이 제어가능하게 되어 있다. 상기 구성에 있어서는, 처리용기(102) 내에 수증기 공급수단을 설치할 필요가 없기 때문에, 그 만큼 처리장치 자체의 소형화를 꾀할 수 있다.
처리용기(102)의 바닥면 개구부는, 용기바닥부(181)에 의해 막혀 있다. 처리용기(102)와 용기바닥부(181) 사이의 공간은 개스킷(182)에 의해 밀폐된다. 용기바닥부(181)에 배액관(183)이 접속되어, 배액관(183)에 개폐밸브(184)가 설치되어 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 처리장치(170)에서 이루어지는 처리방법에 대하여 설명하기로 한다. 우선, 처리용기(102) 내에 상온(23℃)의 웨이퍼(W)를 상술한 실시예에 있어서와 동일하게 수납한다. 계속해서, 램프히터(120)를 예를들어 115℃로 발열시켜 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 조정한다. 한편, 오존기체 공급수단(107)에 의해 예를들어 196kPa의 공급압으로 오존기체(106)를 처리용기(102) 내에 공급한다. 이 때, 비활성기체 공급수단(109)에 의해 예를들어 150℃의 핫 N2기체(108)를 웨이퍼(W)에 공급한다. 그렇게 하면, 바로 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 승온시킬 수 있다.
웨이퍼(W)를 소정의 온도로 조정한 후, 핫 N2기체(108)의 공급을 정지시키고, 수증기 공급수단(175)에 의해 수증기(104)를 처리용기(102) 내에 공급한다. 한편, 제어부(121)에 의해 배기관(123)의 유량 콘트롤러(171)를 제어하여 배기량을 낮게 하여, 처리용기(102) 내를 196kPa의 가압분위기로 한다. 이와 같은 처리용기(102) 내에서는 오존기체(106)의 농도가 높아진다.
여기서, 웨이퍼(W)의 표면에는, 앞의 도 10에 나타낸 바와 같이, 고밀도의 물분자(161) 층을 형성하게 되는데, 처리용기(102) 내에 오존기체(106)를 미리 공급하여 충만시키고 있기 때문에, 바로 물분자(161) 층에 오존분자(162)를 혼합시켜 혼합층을 생성하고, 혼합층 속에 수산기 라디칼을 다량으로 발생시킬 수 있다. 이와 같이 해서 혼합층 속의 수산기 라디칼에 의해 오존을 이용한 처리를 신속하게 수행할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)가 상온상태인 채로 수증기(104)를 공급하면, 수증기(104)의 이슬점 온도와 웨이퍼 온도의 온도차가 크기 때문에, 수증기(104)가 응축하여 다량의 수적이 웨이퍼(W)의 표면에 부착되어 버린다. 그렇게 하면, 막두께가 두꺼운 순수의 액막을 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성하여 처리능력의 저하를 초래해 버린다. 그렇지만, 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 승온시킨 후, 웨이퍼(W)에 수증기(104)를 공급하기 때문에, 확실하게 고밀도의 물분자(161) 층을 형성할 수 있으며, 처리능력의 저하를 방지할 수 있다. 더구나, 웨이퍼(W)의 주위분위기를 196kPa로 가압하고 있기 때문에, 물분자(161) 층에 대한 오존분자(162)의 혼합량을 증가시켜 수산기 라디칼의 발생량을 늘릴 수 있다. 또한, 보다 높은 온도환경 속에서 오존을 이용한 처리를 수행할 수 있게 된다. 따라서, 처리능력을 더욱 향상시킬 수 있다.
*레지스트막(160)을 수용성 막(160a)으로 변질시킨 후, 처리용기(102) 내로부터 웨이퍼(W)를 반출시키고, 그 후에 웨이퍼(W)를 린스전용의 처리장치나 건조장치에 순서대로 반송하여 린스세정, 건조를 수행한다. 한편, 처리용기(102) 내에서는, 수증기(104) 및 오존기체(106)의 공급이 정지된다. 처리용기(102) 내의 액방울을 배액관(183)을 거쳐 배액하고, 유량 콘트롤러(171)를 전부 열어 둠과 동시에, 비활성기체 공급수단(109)에 의해 N2기체를 처리용기(102) 내로 불어넣어 퍼지를 수행하고, 처리용기(102) 내로부터 오존기체(106)를 몰아내어 처리용기 내부분위기를 건조시킨다. 또한, 상술한 바와 같이 웨이퍼 보트(6)도 건조시켜 액방울을 제거한다. 그리고, 다음의 상온 웨이퍼(W)를 처리용기(102) 내에 수납한다. 여기서, 수증기(104)가 잔존한 상태에서, 상온의 웨이퍼(W)를 처리용기(102) 내에 수납해 버리면, 웨이퍼 보트(6)에 수적이 부착하고 있을 때와 마찬가지로 다량의 수적이 웨이퍼(W)의 표면에 부착해 버린다. 그렇지만, 처리용기(102)와 수증기 공급원(176)을 개별적으로 설치하여 처리용기(102) 내의 분위기를 간단히 치환할 수 있기 때문에, 새로운 웨이퍼(W)를 처리용기(102) 내에 반입하여도 상기 웨이퍼(W)의 표면에 수적이 부착하느 것을 방지할 수 있으며, 처리용기(102) 내의 수증기(104)를 도입할 때 까지는 웨이퍼(W)의 표면을 건조시킨 상태로 유지할 수 있다.
이와 같은 처리방법에 의하면, 핫 N2기체(108)를 이용하여 웨이퍼(W)의 승온시간을 단축시킴과 동시에, 수증기(104)를 공급하기 전에 오존기체(106)를 공급하여 혼합층의 형성 및 혼합층 속의 수산기 라디칼의 생성시간을 단축시키기 때문에, 오존을 이용한 처리를 신속하게 수행하여, 쓰루우풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 주위분위기를 가압하여 물분자(161) 층에 대한 오존분자(162)의 혼합량을 향상시킴과 동시에, 보다 높은 온도환경 하에서의 처리를 가능하게 하기 때문에, 레지스트막(160)의 제거효율이 증가하여, 보다 한층 효과적인 오존을 이용한 처리를 실시할 수 있다.
이와 같은 처리장치(170)에 의하면, 수증기 공급관로(177)를 통해 처리용기(102) 내에 수증기(104)를 공급하기 때문에, 처리용기(102) 내의 불분자의 양을 용이하게 조정할 수 있어 내부 분위기를 건조시킬 수 있다. 또한, 수증기 공급원(176) 내에 설치된 히터의 열적 영향은, 처리용기(102) 내의 웨이퍼(W)에 미치지 않는다. 따라서, 웨이퍼(W)를 가열하는 일이 없어 웨이퍼 온도가 필요 이상으로 올라가지 않는다. 그 결과, 예를들어 웨이퍼 온도가 지나치게 높아져 물분자(161)가 웨이퍼(W)의 표면에 흡착되기 어려워 물분자의 층형성이 이루어지지 않아, 오존을 이용한 처리가 이루어질 수 없게 되는 사태를 방지할 수 있다. 또한, 도 9의 처리장치(100)와 마찬가지로, 웨이퍼 보트(6)를 건조시켜 수적을 제거하고, 오존기체(106)가 수적에 용해되는 사태를 방지할 수 있다. 또한, 처리장치(170)에 한하지 않고, 상기 처리장치(100)의 배기관(123)에도 유량 콘트롤러(171)를 설치하여 처리용기(102) 내에서 웨이퍼(W)의 주위분위기를 가압하도록 하여도 좋다.
다음으로, 또 다른 실시예에 의한 처리장치(190)에 대하여 도 12를 참조하여 설명하기로 한다. 도 12에 나타낸 처리장치(190)는, 상기 처리용기(102)와, 세정조(191)와, 처리용기(102)와 세정조(191)와의 사이에 설치된 통로부(292)를 갖추고, 오존을 이용한 처리와 린스처리를 수행할 수 있도록 구성되어 있다.
처리용기(102) 내에 형성된 오존처리실(115)(제 1 처리실)에는, 상기 오존기체 공급수단(107)에 의한 오존기체(106)의 공급, 상기 수증기 공급수단(175)에 의한 수증기(104)의 공급, 비활성기체 공급수단(109)에 의한 N2기체 또는 핫 N2기체(108)의 공급이 이루어진다. 처리용기(102)의 바닥면 개구부는 막혀있지 않고, 상기 통로부(292)에 형성된 개폐부(221)로 통해 있다.
세정조(191)는, 린스처리실(제 2 처리실)(193)을 형성하는 내측조(194)와, 내측조(194)의 개구부를 둘러싸고 장착된 중측조(195)와, 중측조(195)의 개구부를 둘러싸고 장착된 외측조(196)를 갖추고 있다.
린스처리실(193)에는, 처리액 공급수단으로서의 순수 공급수단(196)에 의해 처리액으로서의 순수(DIW)의 공급이 이루어진다. 순수 공급수단(296)은, 순수를 공급하는 순수 공급관로(200)와, 순수 공급관로(200)로부터 공급된 순수를 린스 처리실(193) 내에 토출하는 순수노즐(211, 211)을 갖추고 있다. 순수 공급관로(200)의 입구측은, 순수 공급원(210)에 접속되어 있다. 순수 공급관로(200)에 개폐밸브(212) 및 유량 콘트롤러(213)가 설치되어 있다. 이들 개폐밸브(212) 및 유량 콘트롤러(213)는, 제어부(121)에 의해 제어된다.
내측조(194)에 있어서, 그 상면 개구부는 상기 통로부(292)에 형성된 개폐부(221)로 통해 있다. 내측조(194)의 바닥부 중앙에 린스처리실(193) 내의 순수를 배출하기 위한 배액관(215)이 접속되어 있고, 배액관(215)에는 개폐밸브(216)가 설치되어 있다. 중측조(195)는, 내측조(194)의 상단으로부터 오버플로우된 순수를 수용하여, 바닥부에 접속된 오버플로우관(217)에 흐르도록 구성되어 있다. 오버플로우관(217)에는 개폐밸브(218)가 설치되어 있다. 외측조(196) 내에는, 상시 순수가 고여있음과 동시에, 고리모양의 실판(219)이 설치되어 있다. 실판(219)의 상단은, 상기 통로부(292)의 바닥면에 밀착되어 있다. 따라서, 외측조(196)는, 순수를 이용한 물의 실기능을 가지며, 세정조(191) 내의 액 분위기가 외부로 새어나가지 않도록 되어 있다.
통로부(292)에는, 오존처리실(115)과 린스처리실(193) 사이를 개폐하는 셔터(220)가 설치되어 있다. 셔터(220)는, 구동기구(도시생략)에 의해, 상하 방향(도 12에서의 상하방향)으로 이동이 자유롭게 구성되어 있다. 또한, 통로부(292)는, 상술한 개폐부(221)와, 셔터(220)를 대기시키는 대기부(222)로 대별된다. 따라서, 구동기구에 의해 셔터(220)를 개폐위치(221)로 이동시키면, 오존처리실(115)의 실내분위기와 린스처리실(193)의 실내분위기를 차단할 수 있으며, 한편, 셔터(220)를 대기부(222)로 이동시키면, 오존처리실(115)의 실내관경과 린스처리실(193)의 실내분위기를 연결시킬 수 있다.
통로부(292)의 일방측(도 12에서의 좌우방향의 일측)의 저벽(底壁)부(292a)에 N2기체를 토출하는 비활성기체 노즐(223)이, 타방측의 저벽부(292a)에 비활성기체 노즐(223)이 각각 매설되어 있다. 이들 비활성기체 노즐(223)이 N2기체를 토출하면, 린스처리실(193)의 상방에서 에어 커텐이 형성되어지게 된다. 상기 셔터(220)나 에어커텐에 의해, 오존처리실(115) 내의 분위기가 린스처리실(193) 내로 확산되거나, 린스처리실(193)의 액분위기가 오존처리실(115) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
통로부(292)에 있어서의 대기부(222)측의 바닥부에 배액부(225)가 설치되어 있고, 배액부(225)에 배액관(226)이 접속되어 있다. 배액관(226)에 개폐밸브(227)가 설치되어 있다. 또한, 셔터(220)가 닫힌 경우, 셔터(220)의 바닥면에 세정조(191)의 액분위기가 응축되어 액방울이 부착되는 경우가 생겨도, 상기 액방울은 통로부(292)에 설치된 배액통로(도시생략)를 통해 외부로 배출되어진다. 또한, 액방울이 부착된 상태에서 셔터(220)가 열려 있는 경우라도, 대기중에 셔터(220)의 바닥면으로부터 자중 낙하한 액방울은 배액부(225), 배액관(226)을 통해 배액된다.
웨이퍼보트(6)는, 승강기구(도시생략)에 의해 승강이 자유롭게 구성되어 있다. 따라서, 상하로 배치된 오존처리실(115)과 린스처리실(193) 사이에서 웨이퍼(W)를 이동시킬 수 있다. 도 12의 실선으로 나타낸 웨이퍼(W)는, 상승한 웨이퍼보트(6)에 의해 오존처리실(115)에 있어서의 수납상태를 나타내고, 도 12의 2점쇄선(W')으로 나타낸 웨이퍼는 하강한 웨이퍼보트(6)에 의해 린스처리실(193)에 있어서의 수납상태를 나타내고 있다. 처리장치(190)는, 웨이퍼보트(6)를 승강이동시킴으로써, 웨이퍼(W)를 수납하는 방을 오존처리실(115)과 린스처리실(193)로 절환하도록 구성되어 있다. 처리장치(190)는, 밀폐된 내부에서 오존을 이용한 처리와 린스처리를 일관되게 수행하도록 구성되어 있다.
처리용기(102) 및 세정조(191)를 수납하는 박스(230)가 설치되어 있다. 박스(230) 내에 상기 배액관(215, 217, 226) 등의 출구가 개구되어 있다. 박스(230)의 바닥부에는, 배액관로(231)가 접속되고, 상기 배액관로(231)는 공장의 배액계로 통해 있다. 배액관로(231)에는 개폐밸브(232)가 설치되어 있다. 개폐밸브(232)를 개방시키면, 배액관(215, 217, 226) 내를 흐르는 순수는 박스(230), 배액관로(231)를 경유하여 공장의 배액계로 배액된다. 박스(130)에 배기가 이루어지는 배기통로(233)가 접속되어 있다. 따라서, 박스(230)는 처리용기(102) 및 세정조(191)의 주위분위기를 배기할 수 있게 되며, 예를들어 용기뚜껑체(111)를 개방시켜 웨이퍼(W)를 반입반출시키는 경우, 오존처리실(115)의 실내분위기나 린스처리실(193)의 액분위기가 외부로 확산되는 것을 방지할 수 있게 되어 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 처리장치(190)에서 이루어지는 처리방법에 대하여, 도 13에 나타내는 순서도를 참조하여 설명하기로 한다. 용기뚜껑체(111)를 개방시켜, 예를들어 레지스트막(160)(도 10)이 형성된 50장의 웨이퍼(W)를 처리용기(102) 내에 수납하여 처리장치 내로 반입한다(S1). 그 후, 용기뚜껑체(111)를 폐쇄한다(S2). 또한, 셔터(220)를 닫음과 동시에, 비활성기체 노즐(223)로부터 N2기체를 토출시켜 에어 커텐을 형성하고, 오존처리실(115)의 실내분위기와 린스처리실(193)의 실내분위기를 차단한다.
이어서, 오존처리실(115) 내에서 오존을 이용한 처리를 수행한다(S3). 즉, 램프히터기구(120) 등에 의해 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열한다. 수증기 공급수단(175)에 의해 오존처리실(115) 내에 수증기(104)를 공급하고, 웨이퍼(W)의 표면 에 물분자(161) 층을 형성한다. 또한, 오존기체 공급수단(107)에 의해 오존기체(106)를 공급하고, 물분자(161) 층에 오존분자(162)를 혼합시킨다. 상기 처리장치(100, 170)와 마찬가지로, 수산기 라디칼을 다량으로 발생시켜 레지스트막(160)을 충분히 산화분해하여 수용성으로 변질시킨다.
수증기(104) 및 오존기체(106)의 공급이 정지하고, 오존을 이용한 처리를 종료한다. 그 후, 린스처리실(193) 내에서 린스세정(린스처리)을 수행한다(S4). 즉, 미리 순수공급수단(296)의 순수노즐(211, 211)에 의해 린스처리실(193) 내에 순수를 공급한다. 순수로 충전되면 셔터(220)를 연다. 여기서, 웨이퍼 보트(6)가 하강하여 처리장치(190) 내에 갇힌 상태에서, 웨이퍼(W)를 린스처리실(193) 내로 신속하게 수납한다. 따라서, 외기와 접촉하는 기회가 없는 상태에서 단시간 웨이퍼(W)를 순수속으로 침지시켜 린스처리로 이행할 수 있다. 여기서, 상술한 바와 같이 레지스트막(160)을 수용성 막(160a)으로 변질시키고 있기 때문에, 린스처리실(193) 내에서는, 웨이퍼(W)로부터 레지스트를 용이하게 제거할 수 있다. 린스처리 후, 웨이퍼보트(6)가 상승하여 웨이퍼(W)를 오존처리실(115) 내로 이동시킨다. 그리고, 용기뚜껑체(111)를 개방시켜(S5), 웨이퍼(W)를 처리용기(102) 내로부터 꺼내어 처리장치(190)로부터 반출한다(S6). 용기뚜껑체(111)를 개방시켰을 때에는, 박스(230)에 의해 처리용기(102) 및 세정조(191)의 주위분위기의 배기를 취하고, 오존처리실(115) 및 린스처리실(193)의 실내분위기가 주위로 확산되는 것을 방지한다. 또한, 다음으로 처리되는 50장의 웨이퍼(W)를 갖추어, 비활성기체 공급수단(109)에 의해 상온의 N2기체를 오존처리실(115) 내로 공급하여 N2기체 퍼지를 수행하여 오존처리실(115)의 실내분위기를 치환하고, 또는 핫 N2기체를 웨이퍼보트(6)에 공급하여 액방울을 제거한다.
처리장치(190)로부터 반출된 웨이퍼(W)를 다른 처리장치로 반송한다. 상기 다른 처리장치에서는, 예를들어 처리용기 내에서 액약처리, 최종린스처리, 건조처리를 수행하고, 세정조 내에서 린스처리를 수행하도록 구성되어 있다. 약액처리에는, 예를들어 암모니아(NH4OH)의 증기와 수증기를 공급하고, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 파티클, 유기불순물을 제거하는 SC1처리(암모니아처리) 등이 있다. 이렇게 해서, 다른 처리장치에서는 처리용기 내에서 SC1처리를 한 후, 세정조 내에서 린스처리를 수행하고, 마지막으로 처리용기 내에서 최종린스처리, 건조처리를 수행한다. 물론, 약액처리, 린스처리, 최종린스처리와 건조처리를 수행하는 장치를 각각 개별적으로 설치하고, 이들 장치에 웨이퍼(W)를 순서대로 반송하여도 좋다.
이와 같은 처리장치(190)에 의하면, 오존을 이용한 처리, 린스처리를 일관되게 수행할 수 있으며, 장치의 소형화를 꾀할 수 있다. 또한, 오존을 이용한 처리를 개시한 후부터 린스처리를 종료하기 까지는, 웨이퍼(W)를 장치로부터 반출하는 일이 없기 때문에, 오존을 이용한 처리 후에 웨이퍼(W)가 외기와 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에 자연산화막이 형성되거나, 오존을 이용한 처리에 의해 수용성으로 된 막(160a)(도 10)이 외기접촉에 의해 예를들어 경화되어 불용성으로 변질되는 것을 방지할 수 있다. 오존을 이용한 처리에 의해 웨이퍼(W) 의 표면에 생성된 각종 반응물이, 외기접촉에 의해 다른 형태로 변화하는 것을 방지할 수 있다. 예를들어, 콘타미네이션 등으로 변화하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 린스처리를 적절하게 수행할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)를 신속하게 승강이동시켜, 오존을 이용한 처리를 실시한 후 바로 린스처리를 실시할 수 있어, 쓰루우풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 처리장치(100, 170)와 마찬가지로 웨이퍼보트(6)를 건조시켜 수적을 제거할 수 있다.
또한, 처리장치(190)에서는, 오존처리실(115)과 린스처리실(193)을 상하로 배치하였는데, 오존처리실(115)과 린스처리실(193)을 가로 일렬로 나란히 배치하여도 좋다. 이와 같은 배치에 의해서도, 오존을 이용한 처리, 린스처리를 일관되게 수행할 수 있으며, 외기접촉의 방지나 쓰루우풋의 향상을 꾀할 수 있다.
다음으로, 다른 실시예에 의한 처리장치(270)에 대해 도 14를 참조하여 설명하기로 한다. 도 14에 나타낸 처리장치(270)는, 도 12에 나타낸 실시예에 의한 처리장치(170)와 마찬가지로, 배기관(123)에 유량 콘트롤러(171)가 설치됨과 동시에, 처리용기(102)에 압력센서(172)가 부착되어 있다. 그리고, 제어부(121)는, 압력센서(172)에 의해 검출된 압력을 바탕으로 유량 콘트롤러(171)를 제어하여 배기관(123)의 배기량을 줄이도록 되어 있다.
상기 처리장치(270)에 의하면, 오존처리실(115) 내를 가압분위기로 할 수 있기 때문에, 상기 처리장치(170)와 마찬가지로, 물분자(161) 층에 대한 오존분자(162)의 혼합량을 증가시킴과 동시에, 보다 높은 온도환경 하에서의 처리를 가능하게 한다. 따라서, 처리능력을 한층 더 향상시킬 수 있다. 또한, 처리장치(100, 170, 190)와 마찬가지로, 웨이퍼보트(6)를 건조시켜 수적을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 실시예에 한하지 않고, 다양한 태양을 최할 수 있는 것이다. 예를들어, 촉매기체를 처리용기(102) 내에 미량으로 공급하고, 수산기 라디칼의 발생을 촉진시켜 산화반응을 보다 활발하게 수행할 수 있도록 하는 것도 좋다. 이 경우, 촉매기체에는 NOx기체 등을 들 수 있다.
실시예 2
본 발명의 실시예 2에 대하여 설명하기로 한다. 우선, 처리대상을 유기물질(BARC)로 하고, 오존기체 속의 오존농도와 제거속도와의 관계를 조사하였다. 그 결과는 앞의 도 7에 나타낸 것과 동일하였다. 도 7에서는, 횡축에 오존농도[g/m3(normal)]를 취하고, 종축에 제거레이트[nm/s]를 취하였다. 도 7로부터 이해할 수 있는 것과 같이, 오존농도가 높아짐에 따라 제거레이트가 향상되어 있다.
이어서, 웨이퍼의 주위분위기를 가압한 상태에서 오존을 이용한 처리를 수행한 경우의 제거레이트와 종래의 SPM(H2SO4/H202의 혼합액)에 의한 약액처리를 수행한 경우의 제거레이트를 비교하고, 그 결과를 도 15에 나타내었다. 처리대상에 레지스트막과 유기물막을 이용하였다. 이 경우, 웨이퍼의 주위분위기를 196kPa로 가압함과 동시에, 웨이퍼를 110℃로 가열하고, 상기 웨이퍼에 120℃로 가열된 수증기를 공급하였다. 막대그래프(g, f)는, 웨이퍼의 주위분위기를 가압한 상태에서 오존을 이용한 처리를 수행한 경우의 제거레이트를 나타내고, 막대그래프(h, j)는, SPM에 의한 약액처리를 수행한 경우의 제거레이트를 나타내고 있다. 레지스트막에 대하여 웨이퍼의 주위분위기를 가압한 상태에서 오존을 이용한 처리를 수행하면, 도 15의 막대그래프(g)에 나타낸 바와 같이 제거레이트는 20[nm/s]을 얻을 수 있으며, SPM에 의한 약액처리를 수행하면, 도 15의 막대그래프(h)에 나타낸 바와 같이 제거레이트는 약 9.5[nm/s]를 얻을 수 있었다. 또한, 유기물막에 대하여 웨이퍼의 주위분위기를 가압한 상태에서 오존을 이용한 처리를 수행하면, 도 15의 막대그래프(i)에 나타낸 바와 같이 제거레이트는 액 0.2[nm/s]를 얻을 수 있으며, SPM에 의한 약액처리를 수행하면 도 15의 막대그래프(j)에 나타낸 바와 같이 제거레이트는 약 0.05[nm/s]를 얻을 수 있었다. 이와 같이 도 15로부터, 웨이퍼의 주위분위기를 가압한 상태에서 오존을 이용한 처리를 수행하는 쪽이 높은 제거속도를 얻을 수 있다는 사실을 확인할 수 있다.
도 11, 12 및 14에 나타낸 실시예에 의하면, 처리직전에 생긴 반응물질을 소멸시키지 않고 바로 처리에 활용하기 때문에, 높은 처리능력을 얻을 수 있으며, 기판에 대하여 효과적인 처리를 실시할 수 있다. 그리고, 용매의 액막에 처리기체를 용해시켜 기판을 처리하는 경우에 비해, 고온도 환경하에서의 처리가 가능하다. 그 결과, 예를들어 기판으로부터 유기부착물, 금속부착물, 파티클, 자연산화막 등의 부착물을 충분히 제거할 수 있다. 또한, 용매분자와 기체분자가 혼합한 혼합층 속에 반응물질을 발생시켜 기판을 처리함으로써, 용매의 증기를 기판의 표면에 응축시켜 액적을 형성하는 일이 없기 때문에, 고밀도의 용매분자 층을 기판의 표면에 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 혼합층 속에서 용매분자와 기체분자를 활발하게 반응시켜, 반응물질을 다량으로 발생시킬 수 있으며, 따라서, 처리를 신속하게 수행할 수 있다. 그리고, 용매분자의 층에서는 기판온도나 기판의 주위분위기의 온도가 높아져도 기체분자의 혼합량은 그다지 감퇴되지 않기 때문에, 보다 높은 온도환경하에서 반응물질의 발생이나 반응물질에 의한 반응의 촉진을 꾀할 수 있다.
이상으로 설명한 세정처리장치에 의해 보다 구체적인 구조를 가지는 실시예에 대하여 이하에 설명하기로 한다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 세정처리장치(300)는, 웨이퍼(W)를 수납하는 처리용기(302)와, 처리용기(302) 내에 수증기(303)를 공급하는 용매증기 공급수단으로서의 수증기 공급수단(304)과, 처리용기(302) 내에 오존기체(305)를 공급하는 처리기체 공급수단으로서의 오존기체 공급수단(306)과, 처리용기(302) 내에 수납된 웨이퍼(W)를 가열하는 핫 에어 공급수단으로 이루어지는 가열수단(307)과, 처리용기(302) 내에 냉각에어(기체)를 공급하는 쿨 기체 공급수단으로서의 쿨 에어 공급수단(308)과, 처리용기(302) 내의 분위기를 배기하는 배기수단(309)과, 처리용기(302) 내의 액적을 배출하는 배액수단(310)을 갖추고 있다.
도 17에 나타낸 바와 같이, 처리용기(302)는 예를들어 50장의 웨이퍼(W)를 수납할 수 있는 크기를 가지는 용기본체(311)와, 용기본체(311)의 상면 개구부를 개방가능하게 폐쇄하는 용기뚜껑체(312)와, 용기본체(311)의 상면 개구부를 개방가능하게 폐쇄하는 용기뚜껑체(312)와, 용기본체(311)의 하면 개구부를 폐쇄하는 용기보톰(313)의 3개로 대별된다. 도시한 실시예와 같이, 용기뚜껑체(312)가 용기본체(311)의 상면 개구부를 폐쇄하였을 때에는, 용기본체(311)와 용기뚜껑체(312) 사이의 공간은 립식의 O링(314)에 의해 밀페된다. 용기본체(311)와 용기보톰(313) 사이의 공간은 개스킷(315)에 의해 밀폐된다. 이렇게 해서, 처리용기(302) 내의 분위기가 밖으로 새어나가지 않는 구성으로 되어 있다. 또한, 용기본체(311), 용기뚜껑체(312), 용기보톰(313)에는 스텐레스강(JIS : SUS316L) 등의 판재가 이용되고, 열용량을 작게하기 위하여 판두께는 매우 얇게 되도록 설계되어 있다. 또한, 처리용기(302)의 내벽을 처리기체로부터 보호하기 위하여, 판재의 표면에 내약품성을 높이는 처리가 실시되어 있다.
도 18에, 용기본체(311)의 사시도를 나타내었다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 우선 용기본체(311)의 상단 둘레부에는 O링 홈(316)이 형성되어 있다. 그리고, 용기본체(311)의 내주면에는 수증기노즐 장착구(317)와, 오존기체노즐 장착구(318)와, 기체노즐 장착구(319, 320)와, 기체샘플링포트(321)와, 배기박스 접속구(322)가 각각 형성되어 있다. 수증기노즐 장착구(317)는 후술하는 수증기노즐(343)을, 오존기체노즐 장착구(318)는 후술하는 오존기체노즐(392)을, 기체노즐 장착구(319, 320)는 후술하는 에어노즐(404, 404)를 각각 용기본체(311)의 내부에 설치하기 위한 것이다. 또한, 기체샘플링포트(321)에 샘플링파이프(도시생략)를 외부로부터 접속하여, 처리용기(302) 내의 분위기를 샘플링하도록 되어 있다. 배기박스 접속구(322)는, 후술하는 제 1 배기관로(457)를 처리용기(302) 내에 도입하여 배기헤더(450, 450)에 접속시키도록 구성되어 있다. 또한, 용기본체(311)의 외주면에 후술하는 러버히터(430)가 접착되어 있다.
도 17에 나타낸 바와 같이, 용기뚜껑체(312)의 외주면(상면)에, 후술하는 러버히터(430)가 접착되어 있다. 또한, 처리용기(302) 내의 모습을 관찰할 수 있도록, 파이렉스유리로 이루어지는 창(323)이 설치되어 있다.
도 17 및 도 19에 나타낸 바와 같이, 용기보톰(313)에 4면으로 분할된 바닥면(313a, 313b, 313c, 313d)이 형성되어 있다. 각 바닥면(313a∼313d)은, 둘레측이 높고 중앙측을 향해 점차로 낮아지도록 경사져 있다. 중앙에 처리용기(302) 내의 액적을 배출하는 제 1 배액관로(490)가 접속되어 있다. 이 경우, 각 바닥면(313a∼313d)의 경사각도를 15°이상으로 하면, 액적이 각 바닥면(313a∼313d)을 통해 제 1 배액관로(490)로 용이하게 흘러들어가게 된다. 제 1 배액관로(490)는, 제 1 배기관로(457)(도 17)에 접속되어 있으며, 액적은 후술하는 미스트 트랩(451)(도 17)에 배액되어지게 된다. 또한, 용기보톰(313)의 외주면에는 도 19에 나타낸 바와 같이 러버히터(432)가 접착되어 있다.
도 17에 나타낸 바와 같이, 처리용기(302)의 내부에는, 도 2에 나타낸 바와 같은 웨이퍼보트(6)가 삽입, 지지가능하게 되어 있다. 또한, 웨이퍼보터(6)의 샤프트부(6d)는, 내약품성이나 경도 등의 관점에서 PP(폴리프로필렌) 파이프 내에 스텐레스강 파이프를 삽입한 구조로 되어 있다. 또한, 샤프트부(6d) 이외의 부지부재(6a∼6c) 등은, PCTFE재(3불화에틸렌수지)에 스텐레스강의 심을 넣은 구조로 되어 있다.
샤프트부(6d)는 용기뚜껑체(312)를 관통하여 처리용기(302)의 상방으로 돌출되어 있기 때문에, 상기 관통부분에는 에어그립 실(335)이 설치되어 있다. 에어그립 실(335)에는 에어도입관로(도시생략)가 접속되어 있으며, 에어도입관로로부터 에어그립 실(335) 내로 에어가 도입되면, 에어그립 실(335)이 팽창하여 샤프트부(6d)와 용기뚜껑체(312) 사이의 공간이 밀폐된다.
도 20에 나타낸 바와 같이, 수증기 공급수단(304)은, 순수(DIW)를 공급하는 순수공급관로(340)와, 순수공급관로(340)로부터 공급된 순수를 기화시켜 수증기(303)를 발생시키는 수증기 발생기(341)와, 수증기 발생기(341) 내로부터 수증기(303)를 공급하는 수증기 공급관로(342)와, 수증기 공급관로(342)로부터 공급된 수증기(303)를 처리용기(302) 내로 토출하는 수증기노즐(343)을 갖추고 있다.
순수공급관로(340)의 입구측에 순수공급원(339)이 접속되어 있다. 순수공급원(339)으로부터 예를들어 20cm3/min(최대 50cm3/min) 정도의 유량으로 순수가 공급된다. 순수공급관로(340)에 압력계(346), 개폐밸브(347), 유량 콘트롤러(348), 필터(349)가 순서대로 설치되고, 순수공급관로(340)의 출구측은 수증기 발생기(341)의 상부에 접속되어 있다.
도 20 및 도 21에 나타낸 바와 같이, 수증기 발생기(341)는 통체(350)와, 통체(350)에 플랜지(351)를 사이에 두고 접속된 바닥통(352)과, 통체(350)의 외주면에 접착된 러버히터(353)와, 통체(350)의 내부에 동축적으로 삽입된 카트리지히터(354)를 갖추고 있다.
통체(350)에 내부온도 감시센서(355)가 부착되어 있다. 내부온도 감시센서(355)에 의해 검출된 내부온도는 제어부(356)에 송신되어 감시된다. 또한, 내부온도 감시센서(355)에는 예를들어 K형 열전대가 사용되고 있다.
러버히터(353)는, 제어부(356)에 접속되어, 제어부(356)에 제어되면서 계속 발열된다. 러버히터(353)에 온도콘트롤 센서(357)와 오버히트센서(358)가 부착되어 있다. 이들 온도콘트롤러 센서(357)와 오버히트센서(358)는, 제어부(356)에 접속되어 있다. 제어부(356)는, 온도콘트롤 센서(357)로부터의 신호를 바탕으로, 러버히터(353)의 현재의 가열온도를 감지하여 관리하고, 오버히트 센서(358)로부터의 신호를 바탕으로 러버히터(353)의 과도한 가열을 감시한다. 또한, 러버히터(353)에는, 예를들어 단위면적당의 출력이 큰 것이 선정되어 있다. 온도콘트롤 센서(357), 오버히트센서(358)에는, 예를들어 K형 열전대 등이 사용되고 있다. 또한, 러버히터(353)의 외주면은 단열재(도시생략)로 덮혀 있다. 따라서, 러버히터(353)의 열적영향이 주위에 미치는 것을 막을 수 있다. 단열재에는, 예를들어 내열온도가 200℃ 이상인 것이 선정되고, 실리콘러버 등이 사용되어 있다.
카트리지히터(354)는, 히터파이프(360)와, 히터파이프(360)의 외주면에 부착된 복수의 히터원반(361)을 갖추고, 제어부(356)의 제어하에서 발열된다. 순수공급관로(340)에 의해 통체(350) 내에 도입된 순수는, 열을 띤 히터파이프(360)나 히터원반(361) 상에 적하된다. 순수는 기화하여 수증기(303)가 발생한다. 카트리지히터(354)에 온도콘트롤 센서(362)와, 오버히트 센서(363)가 장착되어 있다. 이들 온도콘트롤 센서(362)와 오버히트 센서(363)는, 제어부(356)에 접속되어 있다. 따라서, 앞의 러버히터(353)와 마찬가지로, 카트리지히터(354)에 대해 제어부(356)에 의한 적절한 가열제어가 이루어진다.
한편, 바닥통(352)에 순수 배액관로(365)가 접속되어 있다. 순수 배액관로(365)는, 수증기 배액관로(380)(도 20)에 접속되어, 수증기 발생기(341) 내에서 기화할 수 없었던 순수를 미스트 트랩(451)(도 16)에 배액하도록 되어 있다. 순수배 액관로(365)에 유량조정밸브(366)가 설치되어 있어, 배액량을 적절히 조정할 수 있게 되어 있다.
또한, 도 20에 나타낸 바와 같이 수증기 발생기(341)에, 통체(350) 내의 액면을 보기 위한 액면 목시(目視)파이프(367)가 설치되어 있다. 액면 목시파이프(367)의 일단은 순수배액관로(365)에, 타단은 통체(350)의 상부에 접속되어 있다. 액면 목시파이프(367)에 액면 상한센서(368)가 설치되고, 상기 액면 상한센서(368)는 제어부(365)에 접속되어 있다. 예를들어, 기화되지 못한 순수의 발생량에 대해 순수 배액관로(365)의 배액, 나아가 미스트 트랩(451)의 배액이 같은 수준에 미치지 못하는 경우, 수증기 발생기(341) 내에 순수가 고여, 액면이 상승하고 액면 상한센서(368)가 그것을 검출한다. 그렇게 되면, 액면 상한센서(368)가 제어부(356)에 경보신호를 송신하도록 되어 있다. 또한, 액면 목시파이프(367)는, 접속관로(369)를 매개로 하여 순수배액관로(365)에 접속되어 있다. 접속관로(369)에는, 안전밸브(370)가 설치되어 있다. 안전밸브(370)는, 일정 이상의 압력이 걸리면 열려, 예를들어 통체(350) 내로부터 순수가 빠져나가도록 되어 있다. 또한, 순수공급관로(340)로부터 순수를 적하시켜 수증기(303)를 발생시키는 경우에 대하여 설명하였는데, 예를들어, 통체(350) 내에 순수를 일단 저장해 둔 후 카트리지히터(354)를 발열시켜 수증기(303)를 발생시키도록 하여도 좋다. 이 경우, 유량조정밸브(366)가 닫히고, 통체(350) 내에 순수가 머물게 된다. 그리고, 액면이 상승하여 액면 상한센서(368)가 그것을 검출하게 되면, 액면 상한센서(368)가 신호를 발생하여 제어부(356)가 러버히터(353) 및 카트리지히터(354)에 급전하도록 되어 있다.
수증기 공급관로(342)는, 수증기 발생기(341)의 상부에 접속되어 있다. 수증기 공급관로(342)에 개폐밸브(375)가 설치되고, 개폐밸브(375)에 플레이트 히터(376)가 설치되어 있다. 플레이트 히터(376)는, 제어부(356)에 의한 제어하에 발열된다. 플레이트 히터(376)의 가열온도는, 최대 예를들어 150℃로 설정되어 있다. 플레이트 히터(376)에 온도콘트롤 센서(377)와 오버히트 센서(378)가 설치되어 있다. 이들 온도콘트롤 센서(377)와 오버히트 센서(378)는 제어부(356)에 접속되어 있다. 따라서, 플레이트 히터(376)에 대해 제어부(356)에 의한 적절한 가열제어가 이루어진다.
수증기 공급관로(342)에 상술한 수증기 배기관로(380)가 접속되어 있다. 수증기 배기관로(380)에는 개폐밸브(381)가 설치되어 있다. 수증기 배기관로(380)는, 수증기 발생기(341)의 온도와 증기토출이 안정될 때까지 개폐밸브(381)를 개방하고, 수증기(303)를 미스트 트랩(451)에 배기하도록 구성되어 있다.
수증기 공급관로(342)에 리본히터(382)가 설치되어 있다. 리본히터(382)는 제어부(356)의 제어하에 발열된다. 리본히터(382)의 가열온도는, 예를들어 90℃∼120℃의 범위 내로 설정되어 있다. 리본히터(382)에 온도콘트롤 센서(383)와 오버히트센서(384)가 설치되어 있다. 이들 온도콘트롤 센서(383)와, 오버히트 센서(384)는 제어부(356)에 접속되어 있다. 따라서, 리본히터(382)에 대해 제어부(356)에 의한 적절한 가열제어가 이루어진다. 이렇게 해서, 플레이트 히터(376) 및 리본히터(382)의 가열에 의해, 수증기 공급관로(342)를 거쳐 공급되는 수증기(303)가 도중에 액화하는 사태가 방지된다.
도 22에 나타낸 바와 같이, 수증기 노즐(343)은 내측 파이프(385)와, 상기 내측 파이프(385)의 주위를 포위하는 외측 파이프(386)를 갖추고 있다. 내측 파이프(385)에는, 구멍(387)이 등간격으로 예를들어 5개소 형성되어 있음과 동시에, 최선단부에 예를들어 지름 0.8mm의 구멍(388)이 형성되어 있다. 또한, 외측 파이프(386)에 있어서, 상기 구멍(387)과는 반대 방향에 구멍 (389)이 등간격(예를들어 처리내용(302) 내에 보지된 웨이퍼(W)와 동일한 등간격의 3.175mm)으로 예를들어 56개소 형성되어 있다. 따라서, 수증기 노즐(343)은, 내측 파이프(385) 내에 흘러들어온 수증기(303)를 외측 파이프(386) 내에서 균등하게 분산시키고, 각 구멍(389)으로부터 균일하게 토출한다.
또한, 수증기 노즐(343)은, 도 22의 θ방향으로 회동이 자유롭도록 상술한 수증기 노즐 장착구(317)(도 18)에 장착되어, 예를들어 수평선을 중심으로 90°에 걸쳐 상하로 흔들린다. 따라서, 수증기 노즐(343)의 토출방향은 가변적이다. 또한, 본 실시예의 처리용기(302) 내에서는, 처리용기(302) 내의 천정부를 지향하도록 수증기 노즐(343)의 토출방향을 설정한다. 이로 인해, 천정부를 향한 수증기(303)가 웨이퍼(W) 상에 흘러내리게 된다.
도 23에 나타낸 바와 같이, 오존기체 공급수단(306)은, 오존기체(305)를 발생시키는 오존발생기(390)와, 오존발생기(390)에서 발생한 오존기체(305)를 공급하는 오존기체 공급관로(391)와, 오존기체 공급관로(391)로부터 공급된 오존기체(305)를 처리용기(302) 내에 토출하는 오존기체노즐(392)을 갖추고 있다. 오존발생 기(390)는, 예를들어 오존농도가 약 141g/m3(normal)[6.6vol%(체적백분율)] 정도 가지는 오존기체(305)를 생성하고, 상기 오존기체(305)를 유량, 40L/min 정도로 오존기체 공급관로(391)에 흘려보내도록 구성되어 있다. 또한, 오존기체 공급관로(391)에 개폐밸브(393)가 설치되어 있다.
오존기체노즐(392)은, 상기 수증기 노즐(343)과 동일한 구성을 가지고 있다. 따라서, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 오존기체노즐(392)은, 회동이 자유롭도록 상술한 오존기체노즐 장착구(318)(도 18)에 장착되고, 예를들어 수평축선을 중심으로 90°로 상하로 흔들린다. 따라서, 오존기체노즐(392)의 토출방향은 가변적이다. 본 실시예의 처리용기(302) 내에서는 처리용기(302) 내의 천정부를 지향하도록 오존기체노즐(392)의 토출방향을 설정한다. 이로 인해, 천정부를 향한 오존기체(305)가 웨이퍼(W)를 향해 아래로 흘러내리게 된다. 또한, 천정부에서 오존기체(305)와 상기 수증기(303)를 충돌시켜 혼합시킨 혼한기체를 생성한다. 상기 혼합기체도 웨이퍼(W)를 향해 흘러내린다.
도 24에 나타낸 바와 같이, 가열수단(307)은 에어를 공급하는 에어공급관로(400)와, 에어공급관로(400)로부터 공급된 에어를 가열하여 핫 에어(403)를 발생시키는 핫 에어 제너레이터(401)와, 핫 에어 제너레이터(401) 내의 핫 에어(403)를 공급하는 핫 에어 공급관로(402)와, 핫 에어 공급관로(402)로부터 공급된 핫 에어(403)를 웨이퍼(W)에 토출하는 기체노즐로서의 상술한 에어노즐(404, 404)을 구비하고 있다.
에어공급관로(400)의 입구측에, 에어공급원(406)이 접속되어 있다. 에어공급원(406)으로부터 예를들어 500L/min 정도의 유량으로 쿨 에어가 공급된다. 에어공급관로(400)에 압력계(411), 개폐밸브(412), 유량콘트롤러(413), 필터(414)가 순서대로 설치되어 있다. 에어공급관로(400)의 출구측은, 핫 에어 제너레이터(401)의 하부에 접속되어 있다.
도 24 및 도 25에 나타낸 바와 같이, 핫 에어 제너레이터(401)는, 통체(415)와, 통체(415)의 외주면에 접착된 러버히터(416)와, 통체(415) 내에 삽입된 카트리지히터(417)를 갖추고 있다. 러버히터(416)는, 제어부(356)의 제어에 의해 발열된다. 러버히터(416)에 온도콘트롤 센서(407)와, 오버히트 센서(408)가 설치되어 있다. 이들 온도콘트롤 센서(407) 및 오버히트 센서(408)는, 제어부(356)에 접속되어 있다. 따라서, 러버히터(416)에 대해 제어부(356)에 의한 적절한 가열제어가 이루어진다. 또한, 러버히터(416)의 외주면은 단열재로 덮혀 있다.
카트리지히터(417)는, 제어부(356)에 제어되어 발열된다. 상기 에어공급관로(400)에 의해 통체(415) 내에 도입된 쿨 에어는, 카트리지히터(417)에 의해 가열된다. 카트리지히터(417)에, 온도콘트롤 센서(419)와, 오버히트 센서(420)가 설치되어 있다. 이들 온도콘트롤 센서(419)와 오버히트 센서(420)는 제어부(356)에 접속되어 있다. 따라서, 카트리지히터(417)에 대해 제어부(356)에 의한 적절한 가열제어가 이루어진다.
핫 에어 공급관로(402)는, 핫 에어 제너레이터(401)의 상부에 접속되어 있다. 핫 에어 공급관로(402)에 리본히터(421)가 설치되어 있다. 리본히터(421)는, 제어부(356)에 제어되어 발열한다. 리본히터(421)의 가열온도는, 예를들어 100℃∼200℃의 범위 내로 설정되어 있다. 리본히터(421)에 온도콘트롤 센서(422)와 오버히트 센서(423)가 설치되어 있다. 이들 온도콘트롤 센서(422)와 오버히트 센서(423)는 제어부(356)에 접속되어 있다. 따라서, 리본히터(421)에 대하여 제어부(356)에 의한 적절한 가열제어가 이루어진다 이렇게 해서, 핫 에어 공급관로(402)는, 리본히터(421)의 가열에 의해, 공급하는 도중에 핫 에어(403)의 온도가 강하되는 것을 방지한다.
에어노즐(404, 404)은 상기 수증기 노즐(343) 및 오존기체 노즐(392)과 동일한 구성을 가지고 있기 때문에, 상세한 설명은 생략하기로 한다. 한쪽 에어노즐(404)은 기체노즐 장착구(319)(도 18)에, 다른 쪽 에어노즐(404)은 상술한 에어노즐 장착구(320)(도 18)에 각각 회동이 자유롭게 장착되고, 예를들어 수평선을 중심으로 90°로 상하로 흔들린다. 따라서, 에어노즐(404, 404)의 토출방향은 가변적이다. 본 실시예의 처리용기(302) 내에 있어서, 에어노즐(404, 404)의 토출방향은 어느 한방향으로 고정되지 않는다. 핫 에어(403)를 토출하는 경우, 에어노즐(404, 404)은 황복회동한다. 이로 인해, 에어노즐(404, 404)의 토출방향은 상하로 흔들려, 핫 에어(403)를 웨이퍼(W) 전체에 골고루 이르게 할 수 있게 된다.
또한, 가열수단(307)은, 앞의 도 17∼19에 나타낸 바와 같이, 상술한 러버히터(430, 431, 432)를 갖추고 있다. 러버히터(430, 431, 432)는, 제어부(356)에 제어되어 발열한다. 도 18 및 도 19에 나타낸 바와 같이, 4장의 러버히터(430)는 직렬로 접속된 상태에서 용기본체(311)의 외주면에 설치되어 있다. 러버히터(430)의 출력은 용기본체(311)의 열용량체가 20분에 120℃까지 승온가능한 와트수로 한다. 러버히터(430)의 통상 발열온도는 80℃이다. 도 26에 나타낸 바와 같이, 러버히터(430)에 온도콘트롤 센서(433)가 나사(434, 434)에 의해 고정되어 있다. 온도콘트롤 센서(433)는 제어부(356)에 접속되어 있다. 따라서, 러버히터(430)에 대해 제어부(356)에 의한 적절한 가열제어가 이루어진다. 또한, 도 18에 나타낸 바와 같이, 각 러버히터(430)의 외주면은, 단열재(435)로 덮혀 있고, 상기 단열재(435)는 커버(436)에 의해 러버히터(430)에 고정된다. 단열재에는, 150℃ 이상의 내열온도를 가지는 실리콘러버 등이 사용되고 있다. 커버(436)에는 스텐레스강 등의 판재가 사용되고 있다.
러버히터(431)의 외주면은 단열재(도시생략)로 덮혀 있어, 상부로부터의 바람에 의해 열이 빼앗기지 않도록 한다. 상기 단열재의 재질에는, 실리콘 스폰지 등이 바람직하다. 또한, 도 19에 나타낸 바와 같이, 러버히터(432)는 용기보톰(313)의 외주면(하면)에 설치되어 있다. 러버히터(432)에는, 상기 제 1 배액관로(490)를 지나가기 위한 구멍(437)이 형성되어 있다. 또한, 러버히터(432)의 외주면은 단열재 커버(438)로 덮혀 있다. 단열재커버(438)에도 구멍(439)이 형성되어 있다. 단열재커버(438)에 두께 1.5mm의 스텐레스강의 판재가 사용되어 있다.
도 27에 나타낸 바와 같이, 상기 수증기 발생기(341), 상기 핫 에어 제너레이터(401), 각 배관부품 등은 박스(440)에 정리해서 수납되어 있다. 이로 인해, 수납공간의 절약이나 메인터넌스성의 향상 등을 꾀할 수 있다. 또한, 박스(440)에는 스텐레스강의 판재가 사용되고 있다. 박스(440)의 내측에 단열재가 설치되어 박스 (440) 내의 열이 주위로 확산되지 않도록 되어 있다.
도 24에 나타낸 바와 같이, 쿨 에어 공급수단(308)은 쿨 에어 공급관로(445)를 갖추고 있다. 쿨 에어 공급관로(445)의 일단은, 상기 에어공급관로(400)에 있어서의 압력계(411)와 개폐밸브(412) 사이에 접속되고, 타단은 상기 핫 에어 공급관로(402)에 접속되어 있다. 쿨 에어 공급관로(445)에는, 개폐밸브(446), 유량콘트롤러(447), 필터(448)가 순서대로 설치되어 있다. 따라서, 쿨 에어를 공급할 때에는, 우선 상기 개폐밸브(412)를 닫는 한편, 개폐밸브(446)를 열어 리본히터(421)의 가열을 정지시킨다. 그리고, 에어공급원(406)으로부터의 쿨 에어는, 핫 에어 제너레이터(401)를 우회시킨 후에, 핫 에어 공급관로(402)에 유입하여 상기 에어노즐(404)에 의해 토출되어 처리용기(302) 내에 공급된다. 또한, 동일한 에어공급원(406)으로부터 쿨 에어가 공급됨과 동시에, 쿨 에어와 핫 에어(403)는, 동일한 에어노즐(404)에 의해 토출되어 있지만, 쿨 에어 공급수단(308)은 에어공급원이나 에어노즐을 개별적으로 갖추어도 좋다.
도 28에 나타낸 바와 같이, 배기수단(309)은 처리용기(302) 내에 설치된 상술한 배기헤더(450, 450)와, 기액분리를 수행하는 미스트 트랩(451)과, 오존킬러(452)와, 처리용기(302)를 수납하여 처리용기(302)의 주위분위기의 배기를 취하는 싱크박스(453)와, 처리용기(302) 내의 배기, 싱크박스(453)로부터의 배기, 장치 전체의 배기를 집합시켜 수행하는 집합박스(454)를 갖추고 있다.
도 29에 나타낸 바와 같이, 각 배기헤더(450)의 상면에 개구부(455)가 형성되고, 각 배기헤더(450)의 외측면에 예를들어 지름 10mm의 복수의 구멍(456)이 등간격(예를들어 30mm)으로 형성되어 있다. 각 배기헤더(450)에 상술한 제 1 배기관로(457)가 접속되어 있다. 상기 제 1 배기관로(457)는, 상술한 바와 같이 배기박스 접속구(322)(도 18)를 경유하여 처리용기(302) 내에 도입되어 있다. 또한, 제 1 배기관로(457)의 출구측은 미스트 트랩(451)에 접속되어 있다. 따라서, 각 배기헤더(450)는 개구부(455), 각 구멍(456)을 통해 처리용기(302) 내의 분위기를 받아들여 미스트 트랩(451)에 배기하도록 구성되어 있다. 또한, 각 배기헤더(450)에는 스텐레스강 등의 판재가 사용되고, 판재의 표면에 내약품성을 높이는 처리가 이루어져 있다.
미스트 트랩(451)은, 수증기 발생기(341)로부터 배기된 수증기(303) 및 처리용기(302) 내로부터 배기된 분위기를 냉각시켜 응축하고, 기체와 액체로 분리하여 이들 기체와 액체를 개별적으로 배출한다. 즉, 도 28 및 도 30에 나타낸 바와 같이, 미스트 트랩(451)은, 기액분리부(460)와 배출부(461)로 대별된다. 또한, 미스트 트랩(451)의 상면에, 상기 수증기 배기관로(380)와 상기 제 1 배기관로(457)가 접속되어 있다. 미스트 트랩(451) 내에 설치된 한쪽 배관(462)은 수증기 배기관로(380)에 접속되고, 다른 쪽 배관(463)은 제 1 배기관로(457)에 접속되고, 두 배관(462, 463) 모두 기액분리부(460) 내를 거쳐 배출부(461) 내에서 개구되어 있다. 또한, 기액분리부(460) 내에 있어서의 배관(462, 463)의 형태는 나선상으로 형성되어 있다. 또한, 미스트 트랩(451), 배관(462, 463)의 재질에는, 내식성의 관점에서 PFA(4불화에틸렌과 4플로로알킬비닐에테르의 공중합 수지) 등이 사용된다.
기액분리부(460)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급관로(465)와, 냉각수를 배 액하는 냉각수 배액관로(466)가 각각 접속되어 있다. 도 28에 나타낸 바와 같이, 냉각수 공급관로(465)에 유량조정밸브(467)가, 또한 냉각수 배액관로(466)에 유량조정밸브(468)가 각각 설치되어 있다.
배출부(461)에 기체를 배기하는 제 2 배기관로(470)가 접속되어 있다. 특히 처리용기(302) 내의 분위기에 오존기체(305)가 포함되어 있기 때문에, 제 2 배기관로(470)에는 상기 오존킬러(452)가 설치되어 있다. 상기 오존킬러(452)는 제 2 배기관로(470)로부터 배기된 기체중에서 고농도의 오존기체를 촉배반응을 이용하여 제외하도록 구성되어 있다.
미스트 트랩(451)에서는, 우선 냉각수 공급관로(465)에 의해 냉각수가 기액분리부(460) 내에 공급된다. 수증기 발생기(341)로부터 배출된 수증기(303) 및 순수는, 수증기 배기관로(380)에 의해 미스트 트랩(451) 내에 도입된다. 순수는, 그대로 배관(462) 내를 흘러 배출부(461)에 적하된다. 수증기는, 배관(462) 내를 흐르는 동안에 냉각수에 의해 냉각되어 응축된다. 이 경우, 나선상으로 형성된 배관(462) 내를 수증기가 흐르게 되기 때문에, 냉각수에 의해 냉각되는 시간을 충분히 취할 수 있다. 그리고, 수증기가 액화된 액방울이 배출부(461) 내에 적하된다. 또한, 처리용기(302) 내로부터 배출된 액방울 및 분위기는, 제 1 배기관로(457)에 의해 미스트 트랩(451) 내로 도입된다. 처리용기(302) 내로부터 배출된 액방울은, 그대로 배관(463) 내를 흘러 배출부(461)에 적하된다. 처리용기(302) 내로부터 배출된 기체는, 배관(463) 내를 흐르는 동안에 냉각수에 의해 냉각되어 응축된다. 이 경우에도, 냉각수에 의해 냉각되는 시간을 충분히 취하고, 처리용기(302) 내로부터 배출되는 분위기를 오존기체와 액방울로 적절하게 분리할 수 있다. 배출부(461) 중의 기체는 제 2 배기관로(470)에 의해 배기된다. 기체는, 오존킬러(452)를 통과하여 오존이 제거된다. 또한, 냉각수 공급관로(465)로부터 냉각수를 계속 공급하는 한편, 냉각수 배액관로(466)에 의해 배액을 수행하고, 기액분리부(460) 내를 상기 신선한 냉각수로 채우도록 하면 좋다.
도 31에 나타낸 바와 같이, 싱크박스(453)는 처리용기(302)를 내부에 수납하는 케이스(480)를 갖추고 있다. 케이스(480)에 싱크박스(453)로 통하는 배기관(481)이 접속되어 있다. 따라서, 싱크박스(453)는 배기를 취하고, 처리용기(302)의 개방시에 오존기체를 포함한 분위기가 장치외부로 새어나는 것을 방지할 수 있다. 또한, 싱크박스(453)의 재질에는 예를들어 PVC(폴리염화비닐) 등이 사용되어 있다.
도 28 및 도 32에 나타낸 바와 같이, 집합박스(454)에는, 상기 제 2 배기관로(470) 및 배기관(481)이 접속되어 있다. 또한, 장치배면의 분위기를 박스내에 수용하기 위한 복수의 배관(482)이 설치되어, 오존기체의 확산을 2중으로 방지하고 있다. 또한, 집합박스(454)는, 공장 내의 산 전용의 배기계(ACID EXTHAUST)로 통하고 있으며, 산 전용의 배기계로 흘려보내기 전의 각종 배기의 합류장소로서 기능한다. 이와 같이, 오존기체의 확산을 방지하여 배기관리를 엄격하게 수행하고 있다.
도 28 및 도 30에 나타낸 바와 같이, 배액수단(310)은, 상기 처리용기(302)의 바닥부에 접속된 상술한 제 1 배액관로(490)와, 상기 배출부(461)의 바닥부에 접속된 제 2 배액관로(491)를 갖추고 있다. 제 1 배액관로(490)에 개폐밸브(492)가 설치되어 있다. 상술한 바와 같이 제 1 배액관로(490)는, 상기 제 1 배기관로(457) 에 접속되어 있으며, 처리용기(302) 내의 액방울을 제 1 배기관로(457)에 흘려보낸다. 또한, 제 2 배액관로(491)에 개폐밸브(493)가 설치되어 있다. 액체중에 오존이 잔존하는 경우도 있기 때문에, 제 2 배액관로(491)는 공장 내의 산 전용의 배액계(ACID DRAIN)로 통하고 있다. 또한, 배액수단(310)은, 배출부(461)에 밑에서부터 순서대로 설치된 공방지센서(494), 배액개시센서(495) 및 액오버센서(496)를 갖추고 있다. 개페밸브(493), 공방지센서(494), 배액개시센서(495) 및 액오버센서(496)는, 상기 제어부(356)에 접속되어 있다.
상술한 바와 같이, 처리용기(302) 내의 액방울은 제 1 배액관로(490), 제 1 배기관로(457)를 경유하여 미스트 트랩(451) 내에 도입된다. 그리고, 배출부(461) 내에 어느 정도 머문 후에 제 2 배액관로(491)를 통해 배액된다. 즉, 배출부(461) 내에 액체가 고여 액면이 상기 공방지센서(494)에 달할 때 까지는, 적어도 개폐밸브(493)를 개방하지 않는다. 미소한 양의 액체밖에는 배출부(461) 내에 고여 있지 않은 경우에 개폐밸브(493)를 열어 버리게 되면, 배출부(461) 내는 바로 비어버리게 된다. 그렇게 되면, 오존기체는 제 2 배액관로(491)를 통해 공장 내의 산 전용의 배액계로 배기되어 버린다. 공장 내의 산 전용의 배액계는 당연히 배기에 대응하여 구축되어 있는 것이 아니므로, 그곳으로부터 인체 등에 유해한 오존기체가 주위로 새어나올 우려가 있어 바람직하지 못하다. 그렇지만, 이와 같이 배출부(461)의 하부에 공방지센서(494)를 설치하여 배출부(461) 내가 비게 되는 것을 방지하기 때문에, 오존기체가 주위로 새어나가는 사태를 방지할 수 있다. 그리고, 액면이 배액개시센서(495)에 달하면, 신호가 제어부(356)에 송신되어 제어부(356)는 개폐밸 브(493)를 개방시켜 배액을 개시시킨다. 또한, 액면의 높이가 액오버센서(496)까지 오버하게 되면, 액오버센서(496)로부터 경고신호가 제어부(356)에 송신되어지게 되어 있다. 물론, 수증기 발생기(341)로부터 배액된 순수나 수증기가 액화된 액방울도 제 2 배액관로(491)를 통해 배액된다.
그 밖에, 도 17에 나타낸 바와 같이, 처리용기(302)에는 내부온도를 감시하기 위한 내부온도 감시센서(497)가 설치되어 있다. 상기 내부온도 감시센서(497)는, 배기헤더(450)의 상방이면서 동시에 웨이퍼나 웨이퍼보트(6)에 간섭하지 않은 위치로 설정되어, 반응공간에 가까운 위치에서의 온도를 측정하도록 되어 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 세정처리장치(300)에서 이루어지는 세정방법에 대하여, 도 3∼도 5, 및 도 33에 나타낸 순서도를 따라 설명하기로 한다. 도3에 나타낸 바와 같이, 예를들어 레지스트막(30)이 형성된 예를들어 25장의 웨이퍼(W)를 처리용기(302)내에 수납한다(처리개시).
이어서, 핫 에어 공급에 의한 가열수단(307) 등에 의해 웨이퍼(W)를 소정온도로 가열한다. 즉, 처리용기(302)의 러버히터(430, 431, 432)를 발열시킴과 동시에, 에어노즐(404, 404)로부터 핫 에어(403)를 웨이퍼(W)에 토출시킨다(S1 : 핫 에어·온). 이 경우, 소정온도는 공급되는 수증기(303)의 이슬점 온도 보다도 낮으며, 동시에 처리가 적절하게 이루어지는 범위 내에 설정되어 있다.
이 때, 제어부(356)는 러버히터(430, 431, 432)나 핫 에어 제너레이터(401)의 러버히터(416), 카트리지히터(417)의 발열량을 제어한다. 이로 인해, 처리용기(302) 내는 웨이퍼(W)를 소정온도로 가열하기에 적절한 가열분위기(예를들어 80℃)으로 되고, 마찬가지로 핫 에어 제너레이터(401) 내에서 적절한 온도의 핫 에어(403)를 발생시킬 수 있다. 또한, 에어노즐(404, 404)은 상하방향으로 왕복회동하여 토출방향을 상하로 흔든다. 이로 인해, 핫 에어(403)를 웨이퍼(W) 전체에 골고루 이르게 할 수 있으며, 웨이퍼(W)를 균일하게 가열할 수 있다. 또한, 웨에퍼(W)에 핫 에어(403)를 직접 뿜어내기 때문에, 웨이퍼(W)를 소정온도로 신속하게 가열할 수 있다.
소정의 가열시간이 경과하면, 핫 에어(403)의 토출은 정지된다. 그 후, 수증기 공급수단(304)이 처리용기(302) 내에 수증기(303)를 공급한다. 이 경우, 제어부(356)는 카트리지히터(354)의 발열량을 제어하고, 수증기(303)의 온도나 발생량을 조정한다. 또한, 수증기 노즐(343)의 토출방향은, 처리용기(302) 내의 천정부를 지향하도록 설정되어 있다. 따라서, 수증기(303)는 천정부로부터 처리용기(302) 내의 바닥부를 향해 흘러내린다. 따라서, 웨이퍼(W)에 대한 수증기(303)의 공급을 충분히 수행할 수 있다.
여기서, 웨이퍼(W)를 수증기(303)의 이슬점 온도보다도 낮은 온도로 가열하고 있기 때문에, 웨이퍼(W) 상을 거쳐 흘러내리는 수증기(303)를 적절하게 응축시켜, 도 4에 나타낸 바와 같이, 막두께가 얇은 순수의 액막(31)을 형성할 수 있다. 그 후, 오존기체 공급수단(306)이 처리용기(302) 내에 오존기체(305)를 공급한다(S2 : 핫 에어·오프. 수증기, 오존기체·온). 이 경우에도, 오존기체 노즐(392)의 토출방향은 처리용기(302) 내의 천정부를 지향하도록 설정되어 있기 때문에, 오존기체(305)는 천정부로부터 흘러내린다. 따라서, 웨이퍼(W)에 대한 오존기체(305)의 공급을 충분히 수행할 수 있다.
그리고, 상기 미세한 순수의 액막(31)에 오존기체(305)를 용해시켜 도 5에 나타낸 바와 같이, 오존이 용해한 액막(32)을 웨이퍼(W)의 면상에 형성할 수 있다. 그리고, 상기 액막(32) 속에 산소원자 라디칼이나 수소원자 라디칼 등을 다량으로 발생시킨다. 이들 라디칼은, 소멸하지 않고 바로 산화반응을 일으켜 레지스트를 카본산, 이산화탄소, 물 등으로 분해한다. 이와 같이 오존이 용해한 액막(32)에 의해 레지스트막을 충분히 산화분해하여 수용성으로 변질시킬 수 있다. 이와 같이 수용성으로 변질시킨 레지스트막은 후에 린스세정으로 용이하게 제거할 수 있다.
소정의 처리시간이 경과하면, 수증기(303) 및 오존기체(305)의 공급을 정지하는 한편, 에어노즐(404)로부터 쿨 에어를 토출시킨다(S3 : 수증기, 오존기체·오프. 쿨 에어·온). 이로 인해, 처리용기(302) 내는 냉각되어 상온환경으로 되고, 작업상 안전한 상태로 된다. 그리고, 용기뚜껑체(312)를 개방시켜 웨이퍼(W)를 반출한다(처리종료). 이 때, 싱크박스(453)에 의해 처리용기(302)의 주위분위기의 배기를 취하고 있기 때문에, 처리용기(302) 내를 개방하여도 오존기체(305) 등은 주위로 확산되지 않는다.
그 후, 웨이퍼(W)를 린스세정 처리장치에 반송하여 순수에 의한 린스세정을 실시한다. 상술한 바와 같이, 레지스트막(30)(도 3)을 수용성으로 변질시키고 있기 때문에, 린스세정 처리장치에서는, 웨이퍼(W)로부터 레지스트를 용이하게 제거할 수 있다. 마지막으로, 웨이퍼(W)를 린스세정 처리장치로부터 건조장치로 반송하여 건조처리한다.
수증기(303)를 응축시킬 때, 웨이퍼 온도와 수증기(303)의 이슬점 온도의 차가 과도하게 크면, 수증기(303)를 과대하게 응축시키게 되어 다량의 수적이 웨이퍼(W)의 면상에 부착되어 버린다. 그렇게 되면, 막두께가 두꺼운 순수의 액막이 웨이퍼(W) 상에 형성되어 버린다. 그렇지만, 본 실시예에 의하면, 제어부(356)의 가열제어에 의해 가열수단(307)은 웨이퍼(W)를 소정온도로 가열하는 한편, 수증기 공급수단(304)은 온도나 발생량이 조정된 수증기(303)를 적절하게 공급하게 되기 때문에, 웨이퍼 온도와 수증기(303)의 이슬점 온도의 차를 최적으로 유지하고, 웨이퍼(W) 상에 수증기(303)를 적절하게 응축시켜 막두께가 얇은 순수의 액막을 형성할 수 있다. 막두께가 얇으면, 순수의 액막의 상변에만 오존기체(305)가 용해되는 사태를 방지하여, 순수의 액막 속으로까지 오존기체(305)를 확실하게 용해시킬 수 있다. 또한, 고농도의 오존이 용해된 액막을 형성할 수도 있게 되어, 제거효율의 향상을 꾀할 수 있다. 또한, 가열수단(307)은, 웨이퍼(W)를 산화반응이 활발하게 이루어질 수 있는 범위 내에서 수증기(303)의 이슬점 온도보다도 낮은 온도로 가열하기 때문에, 오존을 이용한 처리의 촉진을 꾀할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)를 소정 온도로 가열한 후에 수증기(303)를 공급하기 때문에, 예를들어 상온상태의 웨이퍼(W)에 수증기(303)를 공급하여, 다량의 액방울이 웨이퍼(W) 상에 부착하는 사태를 방지할 수 있어, 확실하게 막두께가 얇은 순수의 액막을 형성하여 처리능력의 저하를 방지할 수 있으며, 순수의 액막형성을 신속하면서도 용이하게 수행할 수 있다.
세정중, 수증기 공급수단(304)은 새로운 수증기(303)를 계속 공급하고, 오존 기체 공급수단(306)도 새로운 오존기체(305)를 계속 공급한다. 그리고, 액맥에 대한 오존기체(305)의 용해를 계속적으로 수행한다. 따라서, 반응에 의해 소멸된 분의 오존을 보충하고, 얇은 액막을 통해 레지스트막으로 새로운 오존을 신속하면서도 충분히 공급하여 높은 반응속도를 유지할 수 있다. 따라서, 오존을 이용한 처리를 활발하게 수행할 수 있다. 또한, 순수의 액막이나 오존이 용해된 액막 등의 액막은, 수적을 형성하지 않을 정도의 얇기이면 좋다.
또한, 웨이퍼(W)가 반출된 세정처리장치(300)에서는, 제 1 배액관로(490)를 통해 처리용기(302) 내의 액방울을 배액함과 동시에, 배기헤더(450)를 통해 처리용기(302) 내의 분위기를 배기한다. 그리고, 쿨 에어 공급수단(308)으로부터 쿨 에어를 공급하여 퍼지를 수행하여, 처리용기(302) 내로부터 오존기체(305) 및 수증기(303)를 몰아낸다. 이렇게 해서 내부 분위기가 건조된 후, 다음의 상온상태의 웨이퍼(W)를 처리용기(302) 내에 수납한다. 이와 같이, 수증기 공급수단(304)과 처리용기(302)를 개별적으로 설치하고 있기 때문에, 처리용기(302) 내에 수증기(303)가 잔존하는 일 없이, 처리용기(302) 내의 수분량을 조정하여 내부분위기를 간단하게 건조시킬 수 있다. 따라서, 예를들어 처리용기(302) 내에 수증기(303)가 잔존하고, 이것이 응축하여 다량의 수적이 다음의 상온상태의 웨이퍼(W) 상에 부착되는 사태를 방지할 수 있다. 또한, 수증기 공급수단(304)에 갖추어진 카트리지히터(354)의 열적 영향은, 처리용기(302) 내의 웨이퍼(W)에 미치지 않는다. 따라서, 웨이퍼(W)를 과도하게 가열하지 않아 웨이퍼 온도가 필요 이상으로 올라가지 않는다. 그 결과, 예를들어 웨이퍼 온도가 수증기(303)의 이슬점 온도를 넘어 버려 수증기(303)가 응축하기 어렵게 되어 순수의 액막형성이 이루어지지 않아, 오존을 이용한 처리가 이루어질 수 없게 되는 사태를 방지할 수 있다.
또한, 이상으로 설명한 실시예에 한하지 않고, 본 발명은 다양한 태양을 취할 수 있다. 예를들어, 오존을 이용한 처리에 대해서는, 수증기(303)를 공급한 후에 오존기체(305)를 공급하는 것으로 설명하였는데, 예를들어 수증기(303) 및 오존기체(305)를 처리용기(302) 내에 동시에 공급하여도 좋다. 이 경우, 천정부에 있어서, 수증기(303)와 오존기체(305)를 충돌시켜 혼합시킴으로써 혼합기체를 생성한다. 상기 혼합기체 중에는 열분해나 충돌에 의해 유리된 산소원자 라디칼이나 수소원자 라디클 등이 다량으로 발생한다. 혼합기체가 웨이퍼(W)와 접촉하였을 때에는, 각종 라디칼은 산화반응을 일으켜, 앞서 설명한 오존이 용해된 액막과 마찬가지로 레지스트를 카본산, 이산화탄소나 물 등으로 분해한다. 이와 같이, 웨이퍼(W)와 접촉하기 직전에 혼합기체 중에 각종 라디칼을 다량으로 발생시켜, 이들 라디칼을 소멸시키는 일 없이 레지스트막과 직접적으로 반응시키기 때문에, 높은 처리능력을 얻을 수 있다. 또한, 혼합기체를 천정부에 의해 흘러내리게 하여도 좋다. 이로 인해, 웨이퍼(W)에 대한 공급을 충분히 수행할 수 있으며, 한층 높은 처리능력을 얻을 수 있다. 또한, 처리용기(302)의 천정부에서 신규한 혼합기체를 계속적으로 생성하고, 웨이퍼(W)에 대하여 혼합기체를 신속하게 공급하기 때문에, 처리를 활발하게 수행할 수 있다. 또한, 혼합기체를 웨이퍼(W) 상에서 적절하게 응축시켜 오존이 용해된 액막을 바로 형성할 수도 있다. 상기 액막 중에 산소원자 라디클이나 수소원자 라디칼 등의 반응종이 다량으로 발생하게 되어, 레지스트막을 충분히 산화분 해하여 수용성으로 변질시킬 수 있다.
또한, 배기헤더(450) 및 제 1 배기관로(457)를 통해 배기수단(309)이 처리용기(302) 내의 배기를 수행하는 경우에 대하여 설명하였는데, 제 1 배기관로(457)의 배기량을 조정하면서 배기를 수행하도록 하여도 좋다. 도 34에 나타낸 배기수단(510)은 그 예라 할 수 있다. 도 34에 나타낸 바와 같이, 제 1 배기관로(457)에 유량조정밸브(511)가 설치되어 있고, 유량조정밸브(511)는, 제어부(356)에 접속되어 있다. 또한, 처리용기(302)에 압력제어센서(512)가 설치되어 있다. 상기 압력제어센서(512)는 제어부(356)에 접속되어 있다. 따라서, 제어부(356)는 압력제어센서(512)로부터 송신되어 나가는 신호를 바탕으로 유량조정밸브(511)의 조절을 제어한다.
이와 같은 구성에 의하면, 처리중에는 제 1 배기관로(457)의 유량조정밸브(511)를 조절하여 배기량을 낮게 하고, 예를들어 처리용기(302) 내를 196kPa의 가압분위기로 한다. 이와 같은 처리용기(302) 내에서는, 오존기체(305)의 농도를 높일 수 있다. 따라서, 순수의 액막에 대한 오존기체(305)의 용해량을 증가시킬 수 있으며, 웨이퍼(W) 상에 매우 고농도의 오존이 용해된 액막을 형성할 수 있게 된다. 그 결과, 처리능력을 더 한층 향상시킬 수 있다.
또한, 예를들어, 촉매기체를 처리용기(302) 내에 미량으로 공급하고, 액막 중에서 산소원자 라디칼의 생성을 촉진시켜 산화반응을 보다 활발하게 수행할 수 있도록 하는 것도 좋다. 이 경우, 촉매기체에는 NOx기체 등을 들 수 있다.
이상으로 도 16에서 도 34를 참조하여 설명한 실시예에 의해서도, 기판상에 용매의 증기를 적절하게 응축시켜 막두께가 얇은 용매의 액막을 형성할 수 있으며, 그리고, 용매의 증기에 처리기체를 용해시켜 처리 직전에 기판상에 처리능력이 높은 액체의 액막을 생성할 수 있다.
*도 35에서 도 37은, 도 16 내지 도 32에 대하여 설명한 실시예의 변형예를 나타내었다. 도 35는 도 20에 거의 대응하는 도이지만, 도 35에 나타낸 변형예가 도 20에 나타낸 실시예와 서로 다른 주된 점은, 수증기 공급관로(342)의 개폐밸브(376)와 개폐밸브(381) 사이의 관로에 온도센서(657)가 설치되어 있다는 점에 있다. 상기 온도센서(657)가 검출하는 온도에 따라 개폐밸브(381)는 수증기 발생기(341)의 온도와 증기토출이 안정될 때까지 개폐밸브(381)를 해방시켜, 수증기를 미스트 트랩(451)에 배출한다.
도 36은, 도 24에 거의 대응하는 도이다. 도 36에 나타낸 변형예가 도 24에 나타낸 실시예와 서로 다른 점은, 쿨 에어 공급관로(445)에 온도센서(694)가 설치되어 있다는 점이다. 에어를 공급할 때에는, 우선 개폐밸브(412)를 닫는 한편, 개폐밸브(446)를 열어둔다. 에어공급원(406)으로부터의 에어는, 쿨 에어 공급관로(445) 내를 지나 핫 에어 제너레이터(401)를 우회하여 핫 에어 공급관로(402)에 유입되고, 에어노즐(404, 404)로부터 토출되어 처리용기(302) 내에 공급된다. 또한, 쿨 에어 공급관로(445)에는 에어를 밀어내어 배기집합박스(454)로 안내하는 에어도입관로(695)가 접속되어 있다. 에어도입관로(695)에는 개폐밸브(696)가 접속되어 있다.
도 38에 나타낸 바와 같이, 에어노즐(404, 404)의 토출방향은 처리용기(302)의 내주면을 향해 있다. 에어노즐(404, 404)로부터 토출된 핫 에어(403)는, 처리용기(302)의 내주면을 따라 처리용기(302) 내의 천정부로 흐른다. 천정부를 돈 핫 에어(403)는 웨이퍼(W)상을 흘러내려 웨이퍼(W) 전체를 균일하게 가열하도록 되어 있다.
도 37은, 도 28에 거의 대응하는 도이다. 도 37의 변형예가 도 28의 실시예와 서로 다른 점은 다음과 같다. 즉, 처리용기(302) 내에 공급된 수증기와 오존기체를 배기하는 제 1 배기관로로서의 기체배기관로(457)에, 3방향 밸브(707)를 매개로 처리용기(302) 내에 공급된 핫 에어를 배기하는 핫 에어 배기관로(708)가 접속되어 있다. 또한, 미스트 트랩의 배출부(461)에 접속된 기체배기관로(470)의 집합박스(454)에는, 오존농도를 검출하기 위한 농도센서(717)가 설치되어 있다. 농도센서(717)에 의해 검출되는 오존농도에 의해, 오존킬러(452)의 오존제거능력을 파악하고, 예를들어 오존킬러(452)의 고장에 의한 고농도의 오존기체의 배기를 감시하도록 되어 있다.
이상으로 설명한 세정처리장치를 이용하여 기판의 세정처리를 수행하려면, 우선 핫 에어(403)를 토출하여 웨이퍼(W)를 가열한다. 그 때, 3방향 밸브(707)(도 37)를 핫 에어 배기관로(708) 측으로 절환하고, 처리용기(302) 내의 핫 에어를 핫 에어 배기관로(708)를 통해 외부로 배기한다. 여기서, 핫 에어는 인체 등에 무해하기 때문에, 핫 에어 배기관로(708)에 유해물질 제거기구 등을 특별히 설치할 필요는 없다. 따라서, 핫 에어 배기관로(708)는, 간단히 배관으로만 구성되어 핫 에어 를 배기할 때의 압력에 의한 피해를 매주 줄일 수 있게 된다.
또한, 수증기(303)와 오존기체(305)를 이용하여 웨이퍼(W)를 처리하는 경우나, 처리 후에 처리용기(302)의 내부분위기를 치환하는 경우에는, 3방향 밸브(707)를 미스트 트랩(460, 461) 측으로 절환하고, 각 배기헤더(405)는, 처리용기(302) 내의 수증기(303) 및 오존기체(305)를 기체배기관로(457)를 통해 미스트 트랩의 배출부(461)에 배기하도록 되어 있다. 이 경우, 미스트 트랩의 냉각부(460)에는, 냉각수 공급관로(465)에 의해 냉각수가 공급되어 있기 때문에, 처리용기(302) 내로부터 배기된 수증기(303)는, 냉각부(460) 내를 지나고 있는 동안에 냉각되어 응축된다. 수증기의 응축의 결과 생기는 액방울은, 미스트 트랩의 냉각부(460) 내에 적하된다. 한편, 오존기체(305)는, 그대로 미스트 트랩의 냉각부(460) 내로 도입된다. 이렇게 해서, 처리용기(302)로부터 배기된 내부분위기를 오존기체와 액방울로 적절하게 분리할 수 있다. 또한, 미스트 트랩의 배출부(461) 중의 기체를 기체배기관로(470)를 거쳐 배기하고, 오존킬러(452)를 통과할 때에 오존을 제거하여 기체의 무해화를 꾀할 수 있게 되어 있다. 또한, 수증기와 오존기체를 이용하여 웨이퍼(W)를 처리하는 경우에 있어서, 3방향 밸브(707)나 개폐밸브(492)를 닫거나, 기체배기관로(457)에 배기유량을 변경할 수 있는 밸브를 설치하여, 처리용기(302) 내를 가압분위기로 하여 처리를 실시할 수도 있다.
또한, 수증기 발생기(341)로부터 배출된 수증기 및 순수는, 수증기 배기관로(380)에 의해 미스트 트랩의 배출부(461)에 도입된다. 순수는, 그대로 수증기 배기관로(380) 내를 흘러 미스트 트랩의 배출부(461)에 적하된다. 수증기는 냉각부 (460) 내를 지나는 동안에 냉각되어 응축되고, 액방울로 되어 미스트 트랩 배출부(461)에 적하된다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 세정처리장치(300)에서 이루어지는 세정방법에 대하여, 도 3, 4, 5, 도 39의 순서도 및 도 40의 그래프를 참조하여 설명하기로 한다. 또한, 소정의 온도는, 예를들어 80℃∼120℃의 범위 내로 설정되어 있는 것으로 하고, 본 실시예에서는, 소정의 온도가 80℃로 설정되어 있는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
우선, 도 3에 나타낸 바와 같이, 예를들어 레지스트막(30)이 형성된 50장의 웨이퍼(W)를 도시하지 않은 반송기에 의해 웨이퍼보트(6)에 전달하고, 처리용기(302) 내에 수납하여 용기뚜껑체(312)를 닫는다. 이어서, 제어부(356)에 의해 러버히터(430, 431, 432)를 발열시키고, 처리용기(302)의 벽부를 가열하여 처리용기(302)의 내부분위기를 80℃로 가열하고, 한편, 에어노즐(404, 404)로부터 예를들어 200℃∼300℃로 가열된 에어를 예를들어 100L(리터)/min의 유량으로 토출하고, 웨이퍼(W)를 80℃로 가열한다(도 39중의 S1 및 도 40의 시각 T1∼T2). 또한, 러버히터(430, 431, 432)는, 처리용기(302) 내로 웨이퍼를 수납하기 전부터 벽부를 가열하고 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 도 38에 나타낸 바와 같이, 각 에어노즐(404)로부터 토출된 핫 에어(403)는, 처리용기(302)의 내주면을 따라 천정부로 흐르고, 그 후에 처리용기(302) 내의 바닥부를 향해 흘러내린다. 상기 흘러내릴 때 웨이퍼(W) 전체에 핫 에어(403)를 공급할 수 있으며, 균일하면서도 신속하게 웨이퍼(W)를 가열할 수 있다. 또한, 처리용기(302) 내에 핫 에어(403)의 대류를 형성할 수 있다. 상기 핫 에어(403)의 대류에 의해 50장의 웨이퍼(W)를 각각 골고루 80℃로 균일하게 가열할 수 있다.
또한, 핫 에어(403)를 이용하여 웨이퍼(W)를 집중적으로 가열할 수 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 승온시간을 예를들어 2분으로 단축할 수 있다. 러버히터(430, 431, 432)만으로 가열을 수행하면, 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 급격하게 가열함에 따라 처리용기(302)의 벽부의 온도가 오버슛되어 버린다. 처리용기(302)의 벽부는, 열용량이 크기 때문에 소정의 온도로 안정시키려면 시간을 필요로 한다. 그렇지만, 상기 실시예에 의하면, 처리용기(302)의 벽부의 온도가 오버슛되어 버리는 사태를 미연에 방지할 수 있으며, 온도 안정화에 걸리는 시간과 수고를 대폭 줄일 수 있다.
또한, 웨이퍼 승온 중에는 3방향 밸브(707)(도 37)를 핫 에어 배기관로(708) 측으로 절환하여, 처리용기(302)의 내부분위기를 핫 에어 배기관로(708)를 겨쳐 배기하고 있다. 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 신속하게 승온시키기 위해서는, 100L/min 정도의 에어유량을 요한다. 그러나, 핫 에어 배기관로(708)를 지나 처리용기(302)의 내부분위기가 빠져나가고 있기 때문에, 이와 같은 다량의 핫 에어가 처리용기(302) 내에 토출되어도, 처리용기(302) 내의 압력이 과대하게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 예를들어 처리용기(302)에 설치된 창(323)(도 17)이 깨지는 등의 위험한 사고를 미연에 방지할 수 있다.
계속해서, 웨이퍼(W)가 80℃로 승온되면, 핫 에어(403)의 토출을 정지시키고, 예를들어 1분간 웨이퍼(W)를 방치하여 온도안정화를 꾀한다(도 39의 S2 및 도 40의 시각 T2∼T3). 핫 에어 토출정지 후에도 제어부(356)는 러버히터(430, 431, 432)를 적절하게 가열제어하고, 처리용기(302)의 내부분위기를 80℃로 유지한다. 그 동안에, 처리용기(302)의 내부(웨이퍼(W)의 주위)를 균일한 온도환경으로 하여, 웨이퍼(W)의 면내 온도분포의 균일성을 향상시킨다. 또한, 핫 에어(403)는, 핫 에어 배기관로(708)에 의해 배기된다. 에어는 열전도율이 양호하기 때문에, 핫 에어(403)의 열 에너지는 바로 외부로 확산되어 나간다. 따라서, 핫 에어(403)의 토출을 정지시키기만 하면, 웨이퍼(W)는 필요 이상으로 가열되지 않는다. 핫 에어(403)를 이용하여 가열을 수행하기 때문에, 소정의 온도에 대하여 오버슛되는 일 없이 신속하게 응답할 수 있다.
이어서, 처리용기(302)내에 수증기(303)와 오존기체(305)를 공급하고, 오존을 이용한 처리를 5분간 수행한다(도 39의 S3 및 도 40의 시각 T3∼T4). 이 때, 도 10에 대하여 이미 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면에 물분자(161)와 오존분자(162)가 혼합된 혼합층이 형성되고, 상기 혼합층 속에서 물분자(161)와 오존분자(162)끼리가 반응하여, 웨이퍼(W)의 표면에 예를들어 산소원자 라디칼이나 수산기 라디칼 등의 반응물질이 다량으로 발생한다. 웨이퍼(W)의 표면에서 발생한 수산기 라디칼은, 소멸하는 일 없이 바로 산화반응을 일으켜 레지스트를 카본산, 이산화탄소나 물 등으로 분해한다. 이와 같이 해서, 레지스트막이 산화분해되어 수용성의 막으로 변질시킨다. 그리고, 상기 수용성 막은, 그 후의 순수에 의한 린스세정으로 용이하게 제거된다. 또한, 처리중에 3방향 밸브(707)를 기체배기관로(708) 측으로 절환하여 배기를 수행하면서 오존을 이용한 처리를 수행하여도 좋다.
이어서, 수증기(303) 및 오존기체(305)의 공급을 정지시키고, 오존배출을 2분간 수행한다(도 39의 S4 및 도 40의 시각 T4 이상). 3방향 밸브(707)를 기체배기관로(457) 측으로 절환하고, 에어노즐(404)로부터 상온의 에어를 토출시켜 처리용기(302) 내의 기체퍼지를 수행하고, 처리용기(302) 내로부터 수증기(303) 및 오존기체(305)를 밀어내어 배기한다. 처리용기(302)의 내부분위기를 냉각부(460)에서 냉각하고, 수증기(303)가 액화된 순수를 미스트 트랩의 배출부(461)에 적하시킨다. 또한, 오존기체(305)를 미스트 트랩 배출부(461) 및 기체배기관로(470)를 지나 배기시켜 오존을 배출한다. 기체배기관로(470)에는, 오존킬러 등의 유해물질 제거기구가 설치되어 있어 인체에 유해한 오존을 제거하고 있다. 이렇게 해서, 전체 처리시간(웨이퍼 승온에서부터 오존 배출까지 필요한 시간)이 총 10분 걸린다. 또한, 이 경우, 개폐밸브 (492)를 열어 처리용기(302) 내에 저장해 둔 수분을 제 1 배액관로(490)에 배액한다. 또한, 수증기(303) 및 오존기체(305)를 배기할 때에는, 퍼지를 수행하지 않고, 감압분위기의 상태에서 처리용기(302) 내로부터 배기를 수행하도록 하여도 좋다.
그 후, 용기뚜껑체(312)를 개방하여 웨이퍼(W)를 반출한다(처리종료). 그 후, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 반송기에 의해 린스세정 처리장치에 반송하고, 순수에 의한 린스세정을 실시한다. 상술한 바와 같이, 레지스트막을 수용성으로 변질시키고 있기 때문에, 린스세정 처리장치에서는 웨이퍼(W)로부터 레지스트를 용이하게 제거할 수 있다. 마지막으로, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 반송기에 의해 린스세정 처리장치로부터 건조장치로 반송하여 건조처리한다.
이와 같이, 처리용기(302)를 가열함과 동시에, 처리용기(302) 내를 가열하여 단시간에 웨이퍼(W)를 80℃로 가열한다. 웨이퍼(W)가 80℃로 되면, 처리용기(302) 내의 가열을 정지시키는 한편, 계속해서 처리용기(302)를 가열하여 웨이퍼(W)가 과도하게 가열되는 것을 방지함과 동시에, 처리용기(302) 내 및 웨이퍼(W)를 80℃로 유지한다. 그리고, 처리용기(302) 내가 균일한 온도환경이 되는 데에 있어서 일정시간 경과하게 되면, 처리용기(302) 내에 수증기(303)와 오존기체(305)를 공급하여 오존을 이용한 처리를 수행한다.
이와 같은 세정처리방법에 의하면, 하나의 가열수단에 의해 처리용기(302)의 벽부, 내부분위기 및 웨이퍼(W) 모두를 가열하여 80℃로 승온시키는 것이 아니라, 처리용기(302)의 벽부, 내부분위기를 러버히터(430, 431, 432)에 의해 가열하고, 내부분위기 및 웨이퍼(W)를 핫 에어 공급수단(307)에 의해 가열하도록 하였기 때문에, 웨이퍼(W)를 신속하게 80℃로 승온시킬 수 있다. 따라서, 쓰루우풋을 저하시키지 않고도 처리시간을 충분히 확보할 수 있게 되어, 수율이나 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 핫 에어에는, 특히 인체에 유해한 물질 등이 포함되어 있지 않기 때문에, 핫 에어 배기관로(708)에 오존킬러와 같은 배기할 때에 압력손실을 초래하는 구성요소를 설치할 필요가 없다. 오존의 배출에는 기체배기관로(457), 오존킬러(452)가 설치된 기체배기관로(470)를 이용하고, 핫 에어의 배기에 핫 에어 배기관로(708)를 이용함으로써, 오존배출 시에는 안전을 꾀할 수 있으며, 웨이퍼 승온 중 에는 핫 에어를 신속하게 배기할 수 있다. 또한, 기체배기관로(470)를 통해 다량의 핫 에어를 배기하고자 한다면, 압력손실을 억제하기 위하여 오존킬러(452)의 사양을 크게 할 필요가 있으므로 제조비용이 훨씬 높아져 버린다. 그렇지만, 이와 같이 핫 에어 배기관로(708)를 이용함으로써, 오존킬러를 오존을 제거하기 위해 최소한의 사양으로 할 수 있으므로 제조비용을 줄일 수 있다.
에어노즐(404)의 토출방향을 처리용기(302)의 내주면을 향하게 하여 핫 에어(403)를 웨이퍼(W) 상에 흘러내리게 함과 동시에, 처리용기(302)의 내부분위기에 80℃로 안정시키는 시간을 마련하였기 때문에, 처리용기(302)의 내부를 균일한 온도환경으로 하여, 50장의 웨이퍼(W)를 수납하여도 각 웨이퍼(W)의 면내 온도분포의 균일성을 향상시켜 오존을 이용한 처리를 적절하게 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 다양한 태양을 취할 수 있는 것이다. 예를들어, 처리용기(302)의 내부분위기를 균일하게 할 때, 처리용기(302) 내에 에어를 소량 공급하여 내부분위기를 교반하도록 하여도 좋다. 상기 교반에 의해, 처리용기(302) 내를 보다 균일한 온도환경으로 할 수 있다. 처리용기(302)의 내부분위기를 교반하는 다른 수단으로서, 임펠러(impeller) 등의 교반기가 있다. 처리용기(302) 내에 교반기를 설치하고, 처리용기(302)의 내부분위기를 안정시킬 때, 상기 교반기를 동작시킴으로써 균일한 온도환경을 실현한다.
또한, 도 41에 나타낸 바와 같이, 처리용기(302)의 내주면에 핫 에어(403)를 확산시키기 위한 확산판으로서의 핀(740)을 설치하여도 좋다. 그렇게 하면, 에어노즐(404)로부터 토출된 핫 에어(403)를 핀(740)에 맞추어 처리용기(302) 내의 천정 부를 향해 확산시킬 수 있으며, 처리용기(302) 내의 바닥부를 향해 흘러내릴 때, 웨이퍼(W) 전체에 핫 에어(403)를 보다 적절하게 공급할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 핫 에어 대신에 아르콘이나 헬륨 등의 비열이 양호한 기체, 질소기체 등의 비활성 기체를 이용하여도 좋다. 또한, 핫 에어 공급수단(307) 대신에, 예를들어 램프히터 등을 설치하여 열 에너지를 웨이퍼(W)에 집중적응로 조사함으로써, 웨이퍼(W)의 승온시간의 단축을 꾀하도록 하여도 좋다.
이상으로 설명한 본 발명의 실시예에 대해서는, 오존기체를 이용하여 레지스트막을 제거하는 경우만을 설명하였는데, 오존기체를 이용하여 다른 막을 제거할 수도 있다. 예를들어, 레지스트막의 아래에 칠해, 해상도를 높이기 위한 유기물의 막(BARC : 보톰·안티·리플렉티브·코팅)도 제거가능하다. 또한, 오존기체 이외의 다른 처리기체를 이용하여 웨이퍼의 표면에 부착한 다양한 부착물을 제거하도록 하여도 좋다.
예를들어, 염소(Cl2)기체를 공급하여, 순수의 액막을 염산(HCl)의 액막으로 변질시켜 액막 중에 염소원자 라디칼을 생성시킴으로써 웨이퍼로부터 금속부착물, 파티클을 제거할 수 있다. 또한, 수소(H2)기체를 공급하여, 순수의 액막 중에 수소원자 라디칼을 생성시킴으로써 웨이퍼로부터 금속부착물, 파티클을 제거할 수도 있다. 또한, 불소(F2)기체를 공급하여, 순수의 액막을 불산(HF)의 액막으로 변질시켜 액막 중에 불소원자 라디칼을 생성시킴으로써 웨이퍼로부터 자연산화막, 파티클을 제거할 수도 있다.
또한, 미리 처리기체에 여기반응을 일으켜 라디칼을 가지도록 하여도 좋다. 즉, 산소원자 라디칼을 가지는 오존기체, 염소원자 라디칼을 가지는 염소기체, 수소원자 라디칼을 가지는 수소기체, 불소원자 라디칼을 가지는 불소기체를 공급하여, 보다 다량의 라디클을 생성시켜 세정의 촉진을 꾀할 수도 있다.
또한, 본 발명은, 기판을 세정하는 경우 뿐만 아니라, 기판의 표면에 소정의 처리액을 도포하는 처리의 경우에도 적용할 수 있다. 또한, 복수장의 기판을 일괄적으로 처리하는 배치식의 처리 뿐만 아니라, 1장씩 기판을 처리하는 낱장식 처리의 경우에도 적용할 수 있다. 또한, 기판이 상기 웨이퍼(W)에 한정되지 않고 LCD기판, CD기판, 프린트기판, 세라믹 기판 등이라도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 세정직전에 웨이퍼의 표면에 세정처리능력이 높은 오존수의 액막을 생성하기 때문에, 웨이퍼에 대하여 오존을 이용한 효과적인 처리를 실시할 수 있다. 그 결과, 레지스트막을 충분히 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 핫 N2기체를 이용하여 웨이퍼 승온시간을 단축시킴과 동시에, 수증기를 공급하기 전에 오존기체를 공급하여 오존수의 액막의 생성시간도 단축시키기 때문에, 오존을 이용한 처리를 신속하게 수행하여 쓰르우풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼의 주위분위기를 가압하여, 순수의 액막에 대한 오존의 용해도를 향상시키기 때문에, 레지스트막의 제거효율이 증가하고, 보다 한층 효과적인 오존을 이용한 처리를 실시할 수 있다.

Claims (12)

  1. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    표면에 유기물의 막을 형성시킨 기판을 처리용기내에 수납하는 공정과,
    상기 처리용기내에 수증기와 오존가스를 공급하는 공정과,
    상기 기판의 표면에 물분자가 오존분자가 혼합한 수산기래지컬을 발생시키는 공정과,
    상기 수산기래지컬에 의해 상기 유기물의 막을 수용성으로 변질시키는 공정과,
    상기 기판의 표면을 린스세정하는 것에 의해 상기 수용성으로 변질시킨 막을 씻어 흘리는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리용기내에 수증기와 오존가스를 공급하는 공정시에 상기 처리용기내에 가압분위기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 처리용기내의 가압분위기의 형성은 상기 처리용기의 배기관에 설치된 유량 콘트롤러를 제어함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 유량 콘트롤러는 상기 처리용기내의 압력에 의거하여 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 처리용기내에 수증기와 오존가스를 공급하는 공정시에 상기 기판의 온도가 수증기의 이슬점 온도보다도 높고 또한 수증기의 온도보다도 낮은 온도로 온도조절되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 처리용기내에 수증기를 공급하는 공정 전에 상기 기판을 소정의 온도로 조절하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 처리용기내에 수증기를 공급하는 공정 전에 상기 기판을 소정의 온도로 조절하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 처리용기내에 수증기를 공급하는 공정 전에 상기 용기내에 오존가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 처리용기내에 수증기를 공급하는 공정 전에 상기 용기내에 오존가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  10. 기판을 수납하고 내부에서 기판을 처리하는 처리용기와,
    상기 처리용기내에 수납된 기판을 가열하는 히터와,
    상기 처리용기내에 수증기를 공급하는 수증기 공급수단과,
    상기 처리용기내에 오존가스를 공급하는 오존가스 공급수단과,
    상기 처리용기내에 N2가스를 공급하는 N2 가스 공급수단과,
    상기 처리용기내를 배기하는 배기관과 이 배기관에 설치된 유량 콘트롤러와,
    상기 처리용기내에 가압분위기가 형성되도록 상기 유량 콘트롤러를 제어하는 제어부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 히터는 상기 처리용기내에 수납된 기판을 수증기의 이슬점 온도보다도 높고 또한 수증기의 온도보다도 낮은 온도로 조절하도록 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 처리용기내의 압력을 검출하는 압력센서를 구비하고,
    상기 유량 콘트롤러는 상기 압력센서의 검출에 의거하여 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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