KR101421752B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온에서 불안정한 과산화수소수를 사용하지 않고, 황산을 이용하여, 또는 고온에서 불안정한 과산화수소수를 사용하면서, 황산을 이용하여, 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적으로 제거할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다.
황산을 포함하는 제1 처리액 및 물로 이루어지는 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 본 발명의 기판 처리 장치는, 기판의 적어도 한쪽 면에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액의 액막을 형성하는 액막 형성 수단(10, 31)과, 상기 기판에 있어서 상기 제1 처리액의 액막이 형성된 면에, 상기 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급하는 증기·미스트 공급 수단(40)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 황산을 포함하는 제1 처리액 및 과산화수소수를 포함하는 제2 처리액을 이용하여 처리 용기(5) 안에서 기판을 처리하는 본 발명의 기판 처리 장치는, 제1 처리액을 상온보다 고온 상태로 저류하는 처리조(10)와, 처리조(10)와 처리 용기(5) 사이에서 기판을 승강시키는 기판 승강 기구(31)와, 기판 승강 기구(31)에 의해 기판을 처리조(10)로부터 끌어 올리거나 또는 처리조(10)에 침지시킬 때에, 기판에 있어서 제1 처리액의 액면 근방에 제2 처리액의 미스트를 공급하는 미스트 공급 수단(40)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은, 황산, 또는 황산과 과산화수소수를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이며, 특히 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적으로 제거할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
종래부터, 황산과 과산화수소수의 혼합액을 세정액으로 하여, 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고도 함) 등의 기판을 세정하는 방법이 알려져 있다. 구체적으로는, 황산과 과산화수소수를 혼합시킴으로써 생성되는 카로산(H2SO5, 퍼옥소산이라고도 함)에 의해, 웨이퍼에 부착된 레지스트를 충분히 분해시킴으로써 웨이퍼를 세정하고 있다(이 원리에 대해서는 후술함).
황산과 과산화수소수의 혼합액을 이용하여 기판을 처리하기 위한 기판 처리 장치에 대해서, 도 12를 이용하여 설명한다. 도 12는 일반적인 기판 처리 장치의 구성을 도시하는 개략 구성도이다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 일반적인 기판 처리 장치는 세정을 위해, 웨이 퍼가 수용되어야 하는 내부 조(110)와, 내부 조(110) 주위에 설치되어 이 내부 조(110)로부터 넘친 액체가 유입되는 외부 조(112)를 구비하고 있다. 또한, 외부 조(112) 안의 액체를 내부 조(110)에 복귀시키기 위한 복귀 관(114)이 설치되어 있다. 이 복귀 관(114)에는, 외부 조(112) 안의 액체를 내부 조(110)에 보내는 복귀 펌프(116), 복귀 관(114) 자체의 진동 등을 경감시키기 위한 댐퍼(118), 복귀 관(114) 안을 통과하는 액체를 가열하는 히터(120), 및 복귀 관(114) 안을 통과하는 액체를 여과하는 필터(122)가 각각 직렬 상태로 설치되어 있다. 또한, 기판 처리 장치는, 황산(H2SO4)을 저류하는 황산 저류조(124), 및 과산화수소수(H2O2)를 저류하는 과산화수소수 저류조(130)를 구비하고 있고, 각각 황산 공급관(128) 및 과산화수소수 공급관(134)에 의해, 황산 및 과산화수소수가 각각 내부 조(110) 안에 공급되도록 되어 있다. 각각의 약액의 공급은, 황산 공급 밸브(26) 및 과산화수소수 공급 밸브(132)에 의해 각각 조정되도록 되어 있다.
다음에, 이러한 기판 처리 장치에 의한 혼합액의 생성 방법에 대해서 이하에 설명한다. 초기 상태에서, 내부 조(110) 및 외부 조(112)는 빈 상태로 되어 있다.
우선, 복귀 펌프(116) 및 히터(120)를 OFF로 한 상태에서, 황산 공급 밸브(126) 및 과산화수소수 공급 밸브(132)를 개방으로 하고, 황산 저류조(124) 및 과산화수소수 저류조(130)로부터 황산, 과산화수소수를 동시에 내부 조(110) 안에 공급한다. 여기서, 황산의 공급량을, 예컨대 25 리터/min, 과산화수소수의 공급량을, 예컨대 5 리터/min로 하고, 황산과 과산화수소수의 공급량의 비율을, 예컨대 5:1로 한다. 과산화수소수에 대하여 황산의 공급량을 충분히 크게 하는 이유에 대해서는 후술한다. 황산 및 과산화수소수의 공급은, 내부 조(110)가 가득 차서 외부 조(112)까지 액체가 넘치는 상태가 될 때까지 계속된다.
황산 및 과산화수소수가 내부 조(110)에 공급됨으로써, 황산과 과산화수소수의 혼합이 행해진다.
여기서, 황산과 과산화수소수의 혼합에는 2종류의 패턴이 있다.
우선, 첫번째 패턴으로서는, 이하의 화학 반응을 들 수 있다.
H2SO4+H2O2→H2SO4+H2O+O* … 식 (1)
식 (1)에 의한 반응에 의해 활성 산소(O*)가 생성된다. 이 활성 산소는 강한 산화제이다.
한편, 두번째 패턴으로서는, 이하의 화학 반응을 들 수 있다.
H2SO4+H2O2→H2SO5+H2O … 식 (2)
식 (2)에 의한 반응에 의해, 카로산(퍼옥소산이라고도 함, H2SO5)이 생성된다. 이 카로산도 활성 산소와 마찬가지로 강한 산화제이지만, 웨이퍼에 부착되는 레지스트와 같은 유기물을 분해하는 것에서는, 카로산이 활성 산소보다 효과가 크다. 즉, 황산과 과산화수소수를 혼합시켜, 카로산을 생성시킴으로써, 웨이퍼에 부착되는 레지스트를 충분히 박리할 수 있게 된다.
여기서, 과산화수소수에 대한 황산의 비율(몰비)을 횡축, 카로산의 생성율을 종축으로 하는 그래프를 도 13에 도시한다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 과산화수소수에 대한 황산의 비율(몰비)이 클수록, 카로산의 생성율이 높아지고, 웨이퍼에 부착되는 레지스트를 보다 충분히 박리할 수 있게 된다. 내부 조(110)에 대한 황산과 과산화수소수의 공급량의 비율을, 예컨대 5:1로 한 것도, 이러한 이유에 의해서이다.
내부 조(110)에 대한 황산 및 과산화수소수의 공급이 종료되면, 다음에 복귀 펌프(116)가 작동하여, 외부 조(112) 안의 액체가 복귀 관(114)을 통해 내부 조(110)에 복귀된다. 또한, 내부 조(110)로부터는 액체가 외부 조(112)로 넘친다. 이와 같이 하여, 내부 조(110) 및 외부 조(112)의 조합 유닛에서 액체의 순환이 행해진다. 여기서, 히터(120)도 동시에 작동하여, 복귀 관(114)을 통과하는 액체가 가열된다. 이것에 의해, 내부 조(110) 안의 액체의 온도가 웨이퍼의 세정에 적합한 온도(예컨대 100℃∼150℃)까지 상승하게 된다.
내부 조(110) 안의 액체의 온도가 일정 온도에 도달할 때까지 복귀 펌프(116) 및 히터(120)를 작동한 후, 이들 복귀 펌프(116) 및 히터(120)를 다시 OFF로 한다. 그 후, 내부 조(110)에 복수 장의 웨이퍼를 동시에 담그고, 황산과 과산화수소수의 혼합액, 더 구체적으로는 황산과 과산화수소수를 혼합시킴으로써 생성되는 카로산에 의해, 웨이퍼에 부착된 레지스트를 분해하여 이 레지스트를 박리시킨다. 이와 같이 하여, 웨이퍼의 일련의 세정 공정이 완료된다.
특허문헌 1 및 특허문헌 2에는, 상기한 바와 같은 기판으로부터의 레지스트 박리 등에 유효한 카로산을 충분히 생성하기 위한 황산과 과산화수소수를 이용하는 기판 처리 장치 또는 기판 처리 방법의 예가 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-164550호 공보
[특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2008-041794호 공보
그런데, 상기한 황산과 과산화수소수를 처리액으로 하여 기판 표면의 레지스트 잔사를 제거하기 위한 기판 처리를 행하는 경우, 다음과 같은 문제가 있었다.
황산을 이용하여 기판을 처리하는 경우, 황산의 온도가 고온이 되면 세정력이 높아지기 때문에, 처리층 내의 황산과 과산화수소수의 온도가 웨이퍼의 세정에 적합한 온도(예컨대 100℃∼150℃)로 유지되어야 하지만, 과산화수소수는 고온(예컨대 100℃ 이상)으로 유지하면, 과산화수소수가 이하의 화학 반응을 일으켜 분해되어 버리기 때문에, 과산화수소수를 안정적으로 황산과 혼합시켜 둘 수 없고, 활성 산소 또는 카로산을 안정적으로 발생시킬 수 없어, 세정력이 저하되어 버린다고 하는 문제가 있었다.
2H2O2→2H2O+O2 … 식 (3)
또한, 황산과 과산화수소수의 온도를 웨이퍼의 세정에 적합한 온도(예컨대 100℃∼150℃)로 유지하는 경우, 식 (3)의 반응에 의해 과산화수소수는 분해되어 농도가 감소되어 버리기 때문에, 과산화수소수를 정해진 농도로 공급할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
그 결과, 온도를 올려 세정력을 향상시킬 수 없다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 고온에서 불안정한 과산화수소수를 사용하지 않고, 황산을 이용하여 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적 으로 제거할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 상기한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 고온에서 불안정한 과산화수소수를 사용하면서도, 황산을 이용하여 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적으로 제거할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는, 다음에 기술하는 각 수단을 강구한 것을 특징으로 하는 것이다.
제1 발명은, 황산을 포함하는 제1 처리액 및 물로 이루어지는 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 기판의 적어도 한쪽 면에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액의 액막을 형성하는 액막 형성 수단과, 상기 기판에 있어서 상기 제1 처리액의 액막이 형성된 면에, 상기 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급하는 증기·미스트 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
제2 발명은, 제1 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 액막 형성 수단은, 상기 제1 처리액을 상온보다 고온의 상태로 저류하는 처리조와, 상기 처리조의 위쪽에 배치되고, 상기 제1 처리액 및 상기 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 처리 용기와, 상기 처리조와 상기 처리 용기 사이에서 기판을 승강시키는 기판 승강 기구를 포함하며, 상기 증기·미스트 공급 수단은, 상기 기판 승강 기구에 의해 기판을 상기 처리조로부터 끌어 올리거나 또는 상기 처리조에 침지시킬 때에, 상기 기판에 있어서 상기 처리조에 저류된 상기 제1 처리액의 액면 근방에, 상기 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 기판을 제1 처리액에 침지한다는 것은, 기판 전부를 제1 처리액의 액면보다 아래에 가라앉히는 것만을 의미하는 것이 아니라, 기판의 일부가 제1 처리액의 액면보다 위에 노출된 상태에서, 기판의 다른 부분을 제1 처리액의 액면보다 아래에 가라앉히는 것도 의미한다. 따라서, 기판을 제1 처리액에 침지한다는 것은, 기판의 일부를 제1 처리액의 액면보다 아래에 가라앉힌 상태로, 기판을 아래로 내리는 것도 의미한다.
제3 발명은, 제2 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리조로부터 오버플로한 상기 제1 처리액을 받아들이는 외부 조와, 상기 외부 조로부터 상기 제1 처리액을 회수하고, 다시 상기 처리조에 공급하는 처리액 순환 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
제4 발명은, 제3 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 증기·미스트 공급 수단은, 상기 처리 용기의 내부에 있어서 상기 처리조에 저류된 상기 제1 처리액의 액면 근방에 설치되는 것을 특징으로 한다.
제5 발명은, 제4 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리 용기의 내부에 설치되고, 상기 처리 용기 안에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
제6 발명은, 제5 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 불활성 가스 공급 수단은, 상기 증기·미스트 공급 수단 위쪽에 설치되는 것을 특징으로 한다.
제7 발명은, 제1 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 액막 형성 수단은, 기판을 얹어 놓는 배치대와, 상기 배치대에 놓인 기판에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액을 공급하는 처리액 공급 수단을 포함하고, 상기 배치대에 놓인 기판 상에 상기 처리액 공급 수단이 상기 제1 처리액을 공급하는 것에 의해, 상기 기판 상에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액의 액막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
제8 발명은, 제1 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 액막 형성 수단은, 기판을 얹어 놓고 이 기판을 상온보다 고온으로 유지하는 배치대와, 상기 배치대에 놓인 기판에 상기 제1 처리액을 공급하는 처리액 공급 수단을 포함하며, 상기 배치대에 놓인 기판 상에 상기 처리액 공급 수단이 상기 제1 처리액을 공급하는 것에 의해, 상기 기판 상에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액의 액막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
제9 발명은, 황산을 포함하는 제1 처리액 및 물로 이루어지는 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서, 기판의 적어도 한쪽 면에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 기판에 있어서 상기 제1 처리액의 액막이 형성된 면에, 상기 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급하는 증기·미스트 공급 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
제10 발명은, 제9 발명에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 상기 액막 형성 공정은, 기판을 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액에 침지하거나 또는 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액으로부터 끌어 올리는 것에 의해, 상기 기판에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액의 액막을 형성하고, 상기 증기·미스트 공급 공정은, 상기 기판에 있어서 상기 제1 처리액의 액면 근방에, 상기 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급하는 것을 특징으로 한다.
제11 발명은, 제10 발명에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 기밀 가능하게 기판을 처리하는 처리 용기 안에 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
제12 발명은, 제11 발명에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 상기 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급하는 증기·미스트 공급부보다 위쪽으로부터 상기 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
제13 발명은, 제9 발명에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 상기 액막 형성 공정은, 기판 상에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액을 도포하는 것에 의해, 상기 기판 상에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액의 액막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
제14 발명은, 제9 발명에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 상기 액막 형성 공정은, 상온보다 고온으로 유지된 기판 상에 상기 제1 처리액을 도포하는 것에 의해, 상기 기판 상에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액의 액막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
제15 발명은, 황산을 포함하는 제1 처리액 및 과산화수소수를 포함하는 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 상기 제1 처리액을 상온보다 고온의 상태로 저류하는 처리조와, 상기 처리조 위쪽에 배치되고, 상기 제1 처리액 및 상기 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 처리 용기와, 상기 처리조와 상기 처리 용기 사이에서 기판을 승강시키는 기판 승강 기구와, 상기 기판 승강 기구에 의해 기판을 상기 처리조로부터 끌어 올리거나 또는 상기 처리조에 침지시 킬 때에, 상기 기판에 있어서 상기 처리조에 저류된 상기 제1 처리액의 액면 근방에, 상기 제2 처리액의 미스트를 공급하는 미스트 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
제16 발명은, 제15 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리조로부터 오버플로된 상기 제1 처리액을 받아들이는 외부 조와, 상기 외부 조로부터 상기 제1 처리액을 회수하고, 다시 상기 처리조에 공급하는 처리액 순환 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
제17 발명은, 제16 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 미스트 공급 수단은, 상기 처리 용기의 내부에 있어서 상기 처리조에 저류된 상기 제1 처리액의 액면 근방에 설치되는 것을 특징으로 한다.
제18 발명은, 제17 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리 용기의 내부에 설치되고, 상기 처리 용기 안에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
제19 발명은, 제18 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 불활성 가스 공급 수단은, 상기 미스트 공급 수단의 위쪽에 설치되는 것을 특징으로 한다.
제20 발명은, 황산을 포함하는 제1 처리액 및 과산화수소수를 포함하는 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서, 기판을 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액에 침지하거나 또는 상온보다 고온으로 유지된 이 제1 처리액으로부터 끌어 올리는 것에 의해, 상기 기판에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 기판에 있어서 상기 제1 처리액의 액면 근방에, 상기 제2 처리액의 미스트를 공급하는 미스트 공급 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
제21 발명은, 제20 발명에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 기밀 가능하게 기판을 처리하는 처리 용기 안에 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
제22 발명은, 제21 발명에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 상기 제2 처리액의 미스트를 공급하는 미스트 공급부보다 위쪽으로부터 상기 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 고온에서 불안정한 과산화수소수를 사용하지 않고, 황산을 이용하여 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적으로 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 고온에서 불안정한 과산화수소수를 사용하면서도, 황산을 이용하여 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적으로 제거할 수 있다.
다음에, 본 발명을 실시하기 위한 가장 바람직한 형태에 대해서 도면과 함께 설명한다.
(제1 실시형태)
도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 설명한다.
처음에, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다. 도 2는 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
본 실시형태에 따른 기판 처리 장치는, 황산을 포함하는 제1 처리액(1) 및 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리를 기밀 가능하게 행하는 처리 용기(5)와, 제1 처리액을 상온보다 고온의 상태로 저류하는 처리조(10)와, 이 처리조(10)의 상단 개구부에 연접하고, 처리조(10)로부터 오버플로한 황산을 포함하는 제1 처리액(1)을 받아들이는 외부 조(11)와, 처리조(10) 안에서 정해진 매수 예컨대 50장의 피처리체인 반도체 웨이퍼(W)(이하에 웨이퍼라고 함)를 적정 간격을 두고 배열한 상태로 유지하는 유지 수단, 예컨대 웨이퍼 보트(30)와, 처리조(10) 안에 급속 공급되는 제1 처리액(1)을 수용하는 제1 처리액 수용 탱크(20)와, 물로 이루어지는 제2 처리액을 증기 또는 미스트의 상태로 처리조(10) 안의 웨이퍼(W)에 공급하는 증기·미스트 공급 수단인 증기·미스트 공급 노즐(40)과, 제1 처리액 수용 탱크(20) 안의 제1 처리액(1)을 처리조(10) 안에 공급하는 공급 노즐(28)과, 처리조(10)의 바닥부에 배치되어 웨이퍼(W)에 제1 처리액(1)을 공급하는 공급 수단, 예컨대 제트 노즐(42)을 구비하여 이루어진다.
또한, 본 실시형태에서는, 제1 처리액으로서 황산을 이용하고, 제2 처리액으로서 물을 이용한 예를 설명한다. 단, 제1 처리액은, 황산을 포함하는 것이면 특별히 한정되는 것이 아니고, 제2 처리액은 물이 주요한 성분이면 계면활성제 등이 포함되어 있어도 좋으며, 특별히 한정되는 것이 아니다.
또한, 본 발명의 실시형태 및 변형예에서의 증기·미스트 공급 노즐은, 본 발명에서의 증기·미스트 공급 수단에 상당한다.
처리 용기(5)는, 처리조(10) 위쪽에 배치되고, 외부 조(11)에 있어서 처리조(10)의 상단 개구부에 연접하는 측의 반대측 측벽이 위쪽으로 연장되어 생기는 측벽(5a)과, 측벽(5a)의 상단 개구부가 처리 용기의 개구 단면적을 크게 하도록 외측으로 넓어져 형성된 개구부(5b)와, 개구부(5b) 위에 놓이며, 기밀하게 맞물리는 상부 덮개(5c)로 이루어진다. 따라서, 처리 용기(5)의 측벽(5a) 아래쪽은, 외부 조(11)에 있어서 처리조(10)의 상단 개구부에 연접하는 측과 반대측 측벽에 일체로 접속된다.
처리 용기(5), 처리조(10) 및 외부 조(11)는 내식성 및 내약품성이 풍부한 재질, 예컨대 석영으로 형성되어 있다. 또한, 처리조(10)의 바닥부에는 배액구(10a)가 형성되고, 이 배액구(10a)에 드레인 밸브(12)를 통해 드레인관(13)이 접속되어 있다. 또한, 배액구(10a)의 상부에는 메시(17)가 부설되어 있고, 이 메시(17)에 의해서 처리조(10)로부터 배출되는 약액 중의 먼지 등을 회수할 수 있게 되어 있다. 또한, 처리조(10)의 상부측, 예컨대 처리조(10)의 상단으로부터 20 ㎜∼40 ㎜의 위치에는 제1 처리액 취출관(18)이 접속되어 있고, 이 제1 처리액 취출관(18)에 접속되는 비저항값 검출기(19)에 의해 처리조(10) 안의 제1 처리액(1)의 비저항값이 측정되도록 구성되어 있다.
또한, 외부 조(11)의 바닥부에는 배액구(11a)가 형성되어 있고, 이 배액구(11a)와 제트 노즐(42)과 순환 관로(43)가 접속되어 있다. 이 순환 관로(43)에 는 배액구(11a)측으로부터 순서대로, 펌프(44), 댐퍼(45) 및 필터(46)가 설치되어 있다. 필터(46)와 제트 노즐(42) 사이에는 전환 밸브(47)를 통해 순수 공급원(48)이 접속되어 있다. 또한, 배액구(11a)와 펌프(44) 사이에는 전환 밸브(51)를 통해 드레인관(52)이 접속되고, 또한 전환 밸브(49)를 통해 제1 처리액 공급원(49a)이 접속되며, 필터(46)와 전환 밸브(47) 사이에는 드레인 밸브(53)를 통해 드레인관(54)이 분기되어 있다. 또한, 순환 관로(43), 펌프(44), 댐퍼(45), 필터(46)는 본 발명에 있어서 처리액 순환 수단에 상당한다.
이 경우, 제트 노즐(42)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 보트(30)에 의해 유지된 웨이퍼(W)의 아래쪽 양측에 배치되는 파이프형의 노즐 본체(42a)의 길이 방향으로 적정 간격을 두고 뚫려 있는 다수의 노즐 구멍(42b)을 구비한 구조로 되어 있다.
상기한 바와 같이, 제트 노즐(42)과 외부 조(11)의 배액구(11a) 사이에 순환 배관계를 설치함으로써, 제1 처리액 공급원(49a)으로부터 펌프(44)에 의해 처리조(10) 안에 공급되는 제1 처리액을 처리조(10)로부터 오버플로시켜 외부 조(11)에서 받아들이고, 외부 조(11)로부터 제1 처리액을 회수하며, 회수한 제1 처리액을 재사용할 수 있게 재생하고, 재생한 제1 처리액을 순환 관로(43)에서 순환시켜 제트 노즐(42)로부터 재차 웨이퍼(W)에 공급시키면서 웨이퍼(W)의 표면에 부착되는 파티클이나 금속 이온이나 산화막 등을 제거할 수 있다. 또한, 제1 처리액을 배액한 후, 전환 밸브(47)를 전환하여 순수 공급원(48)으로부터 공급되는 순수를 제트 노즐(42)로부터 웨이퍼(W)에 분사하여 웨이퍼(W)에 부착되는 약액을 제거할 수 있 다. 또한, 이 경우, 처리조(10)로부터 오버플로한 순수는 드레인관(52)을 통해 배출된다.
한편, 제1 처리액 탱크(20)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 밀폐형 탱크 본체(21)의 상단에, 처리조(10)에 제1 처리액(1)을 공급하기 위한 외기 도입구(22)가 형성되어 있다. 또한, 탱크 본체(21) 안에는 탱크 안의 제1 처리액(1)의 양을 일정하게 유지하기 위한 오버플로관(23)이 배치되고, 탱크 본체(21)의 외측 근방에는, 제1 처리액(1)의 액면의 상한, 하한 및 적량을 검출하는 상한 센서(24a), 하한 센서(24b) 및 적량 센서(24c)가 배치되며, 이들 센서에 의해 탱크 안에 항상 정해진량의 제1 처리액(1)이 수용되도록 되어 있다. 이 경우, 탱크 안의 제1 처리액(1)의 용량은 적어도 처리조(10) 안에 급속 공급되는 1회분의 양, 예컨대 35 리터(ℓ) 이상이어야 하고, 바람직하게는 2회분의 급속 공급량, 예컨대 70 리터(ℓ)를 수용하는 편이 좋다. 또한, 탱크 본체(21)의 바닥부에는, 예컨대 석영관 안에 히터선을 관통 삽입한 히터(25)가 배치되어 있어, 탱크 안의 제1 처리액(1)을 정해진 온도, 예컨대 150℃∼170℃로 가열할 수 있게 되어 있다.
상기한 바와 같이 구성되는 제1 처리액 탱크(20)의 탱크 본체(21) 바닥부에 형성된 공급구(도시 생략)와 공급 노즐(28)은 공급관(26)을 통해 접속되어 있고, 공급관(26)에 설치된 공급 밸브(27)의 개폐에 의해 제1 처리액 탱크(20) 안의 제1 처리액(1)이 공급 노즐(28)로부터 처리조(10) 안에 공급되도록 구성되어 있다.
한편, 증기·미스트 공급 노즐(40)은, 개폐 밸브(29)를 설치하는 공장의 순수 공급 배관(26a)과 접속되어, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 처리조(10)의 대향하는 양측변의 위쪽에 배치되어 있고, 각 증기·미스트 공급 노즐(40)은 파이프형의 노즐 본체(40a) 하측의 처리조 내측에 적정 간격을 두고 다수의 증기·미스트 공급용 노즐 구멍(40b)을 형성하여 이루어진다.
웨이퍼 보트(30)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 처리조(10)의 외측에 배치되는 기판 승강 기구(31)에 연결되는 부착 부재(32)에 볼트(32a)를 사용해 고정되는 한 쌍의(도면에서는 한쪽만을 도시함) 역 T자형의 지지 부재(33)와, 이들 지지 부재(33) 사이의 중앙 하단부에 가설(架設)되는 하나의 중앙 유지봉(34)과, 지지 부재(33) 사이의 좌우 양측 단부에 서로 평행하게 가설되는 2개의 측부 유지봉(35)으로 구성되어 있고, 기판 승강 기구(31)의 구동에 의해 처리 용기(5) 안을 승강하며, 처리조(10)와 처리 용기(5) 사이에서 기판을 승강시킬 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 기판 승강 기구(31)에 의해 기판을 처리조(10)로부터 끌어 올리거나 또는 처리조(10)에 침지시킬 때에, 증기·미스트 공급 노즐(40)이 기판에 있어서 처리조(10)에 저류된 제1 처리액의 액면 근방에, 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급한다. 또한, 이 경우, 중앙 유지봉(34) 및 측부 유지봉(35)에는 각각 길이 방향으로 적정 간격을 두고 복수개, 예컨대 50개의 유지 홈(34a, 35a)이 마련되어 있다. 이들 유지봉(34, 35)은 내식성, 내열성 및 내강도성이 우수한 재질, 예컨대 폴리에테르에테르케톤(PEEK)제 또는 석영제 부재에 의해 형성되어 있다.
처리 용기(5)의 내부에 있어서 증기·미스트 공급 노즐(40)의 위쪽에는, 처리 용기(5) 안에 질소 가스를 포함하는 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 노즐(50)이 마련된다. 불활성 가스 공급 노즐(50)은, 증기·미스트 공급 노즐(40)과 마찬가지로, 파이프형의 노즐 본체(50a)의 하측의 처리조 내측에 적정 간격을 두고 다수의 불활성 가스 공급용 노즐 구멍(50b)을 형성하여 이루어진다. 불활성 가스 공급 노즐(50)은, 본 발명의 불활성 가스 공급 수단에 상당한다.
또한, 고온의 황산의 액막과 물이 반응하여 발생하는 반응 가스는 기밀 가능하게 설치된 처리 용기(5) 내부에 봉입되고, 도시하지 않은 배기 파이프로부터 배기된다.
다음에, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 실시형태의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 대해서 설명한다.
도 3은 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법의 각 공정의 절차를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4a 내지 도 4c는 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이고, 각 공정에서의 처리 용기 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다. 도 3의 단계 S11 내지 단계 S18의 각각의 공정이 행해질 때 또는 행해진 후의 처리 용기 안의 모습은 도 4a의 (a) 내지 도 4c의 (h)의 각각의 개략 단면도에 대응한다. 도 5는 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이고, 끌어 올려지는 기판에 있어서 처리조에 저류된 제1 세정액의 액면 근방에, 제2 처리액의 증기·미스트가 공급되는 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.
본 실시형태에 따른 기판 처리 방법은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 준비 공정과, 액막 형성 공정과, 증기·미스트 공급 공정과, 종료 공정을 포함한다. 준비 공정은 단계 S11 및 단계 S12의 공정을 포함하고, 액막 형성 공정은 단계 S13 내지 단계 S15의 공정을 포함하며, 증기·미스트 공급 공정은 단계 S16의 공정을 포함하고, 종료 공정은 단계 S17 및 단계 S18의 공정을 포함한다.
처음에, 단계 S11 및 단계 S12의 공정을 포함하는 준비 공정을 행한다.
우선, 단계 S11을 행한다. 단계 S11은 처리 용기 안에 웨이퍼를 반입하기 전의 준비를 행하는 공정이다. 도 4a의 (a)는 단계 S11의 공정이 행해질 때의 처리 용기 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
단계 S11에서는, 도 4a의 (a)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 보트(30)가 기판(웨이퍼)(W)을 유지하지 않은 상태로, 처리 용기(5) 안에 수용되어 있다. 처리조(10)에는, 고온으로 유지된 황산 세정액을 포함하는 제1 처리액(1)이 공급되어 있다. 불활성 가스 공급 노즐(50)로부터는 불활성 가스가 공급되어 있다.
구체적으로는, 제1 처리액(1)은, 처리조(10)로부터 오버플로되고, 오버플로된 제1 처리액(1)을 순환 관로(43)의 펌프(44)의 구동에 의해 제트 노즐(42)로부터 처리조(10) 내부에 분사하여 공급되고 있다.
다음에, 단계 S12를 행한다. 단계 S12는 처리 용기의 상부 덮개를 개방하고, 기판을 웨이퍼 보트에 유지시키는 공정이다. 도 4a의 (b)는 단계 S12의 공정이 행해질 때의 처리 용기 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
불활성 가스 공급 노즐로부터의 불활성 가스의 공급을 정지하고, 처리 용기(5)의 상부 덮개(5c)를 개방하며, 기판 승강 기구(31)를 이용하여 웨이퍼 보트(30)를 상승시켜, 도시하지 않은 웨이퍼 척에 의해 반송되는 복수 장, 예컨대 50장의 웨이퍼(W)를 웨이퍼 보트(30)에 의해 수취하고, 다시 웨이퍼 보트(30)를 처리 용기(5) 안까지 강하시켜, 처리 용기(5)의 상부 덮개(5c)를 폐쇄하고 밀폐한다.
다음에, 단계 S13 및 단계 S15의 공정을 포함하는 액막 형성 공정 및 단계 S16의 공정을 포함하는 증기·미스트 공급 공정을 행한다.
우선, 단계 S13을 행한다. 단계 S13은 기판을 고온으로 유지된 황산을 포함하는 제1 처리액에 침지하는 공정이다. 도 4a의 (c)는 단계 S13의 공정이 행해질 때의 처리 용기 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
기판(웨이퍼)(W)을 처리조(10)에 침지시켜, 기판의 온도가 고온으로 유지된 황산을 포함하는 제1 처리액(1)과 동일한 온도까지 승온하는 것을 대기한다. 구체적으로는 20 sec정도 대기한다.
이와 동시에, 불활성 가스 공급 노즐(50)로부터 질소 가스를 공급한다. 질소 가스는, 분위기를 제어하고, 수증기를 기판의 세정액 액면과 접하는 부분 또는 액면 근방에 공급하기 위한 수증기의 가스 분포를 제어하는 버퍼 가스로서 기능하며, 후술하는 종료 공정에서 처리 용기(5) 안을 가스 치환할 때의 치환용 가스로서도 기능한다. 즉, 기판(웨이퍼) 표면에 형성된 액막에 포함되는 황산 또는 처리조(10)에 저류된 황산에 수증기 또는 물의 미스트를 공급했을 때에 발생하는 황산을 포함하는 증기 또는 미스트가 처리 용기(5) 안에서 확산되는 것을 방지하거나, 기판(웨이퍼)을 처리 용기(5)로부터 배출할 때에, 처리 용기(5) 안의 황산을 포함하는 분위기를 불활성 가스 분위기로 치환하거나, 처리 용기(5) 안의 황산을 포함하는 분위기가 처리 용기(5)의 밖으로 새는 것을 방지하기 위한 것이다.
또한, 질소 가스는, 본 발명에 있어서 불활성 가스에 상당하지만, 특별히 한 정되는 것이 아니고, 그 외 He, Ar, Xe 등 여러 불활성 가스를 이용할 수 있다.
다음에, 단계 S14를 행한다. 단계 S14는, 황산 세정액의 액면 근방을 향해, 물로 이루어지는 제2 처리액의 증기 또는 미스트의 공급을 시작하는 공정이다. 도 4b의 (d)는 단계 S14의 공정이 행해진 후의 처리 용기 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
또한, 제2 처리액은, 증기 또는 미스트 중 어느 한 상태, 또는 증기 및 미스트가 혼합된 상태로 공급할 수 있다. 이하, 본 실시형태에서는 증기 상태로 공급하는 경우를 설명하고, 제1 실시형태의 변형예에서, 미스트 상태로 공급하는 경우를 설명한다.
개폐 밸브(29)를 개방하여 공장의 순수 공급 배관(26a)으로부터 공급되는 순수를 증기·미스트 공급 노즐(40)로부터 웨이퍼(W)를 향해 증기로서 공급한다. 또한, 도중에 설치되는 도시하지 않은 증기 발생기를 통해, 증기로서 공급하여도 좋고, 마찬가지로 도중에 설치되는 도시하지 않은 온도 조정기를 통해, 온도 조정된 증기로서 공급하여도 좋다. 또한, 증기의 온도는, 후술하는 바와 같이, 기판의 표면에 형성되는 황산을 포함하는 제1 처리액의 액막의 온도가 미리 정해 놓은 온도보다 떨어지지 않으면 좋고, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 100℃ 이상으로 할 수 있으며, 특히 110℃ 이상으로 할 수 있다.
다음에, 단계 S15와 단계 S16을 동시에 행한다. 단계 S15는, 고온으로 유지된 황산 세정액에 침지되어 있는 기판을 끌어 올리는 것에 의해, 기판의 양면에 고온으로 유지된 황산 세정액의 액막을 형성한다. 단계 S16은 끌어 올려지는 기판에 있어서 황산 세정액 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에 수증기를 공급하는 공정이다. 도 4b의 (e) 및 도 4b의 (f)는, 각각 단계 S15의 공정과 단계 S16의 공정이 동시에 행해지는 도중 및 동시에 행해진 후의 처리 용기의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
구체적으로는, 기판 승강 기구(31)를 이용하여, 웨이퍼 보트(30)를 천천히 위쪽으로 끌어 올리는 것에 의해, 기판의 양면에 고온으로 유지된 황산 세정액의 액막을 형성한 상태로 기판을 황산 세정액으로부터 끌어 올리고, 끌어 올린 기판에 있어서 황산 세정액의 액면에 접하는 부분, 즉 황산 세정액과 기판의 계면 근방에, 수증기를 공급한다.
기판을 끌어 올리는 인상 속도는, 샤워 공급 노즐로부터 수증기가 공급되는 공급 속도가 임의의 값인 경우에, 기판 온도가 처리조에 저류되는 처리액의 온도와 거의 같아지면 좋고, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 10 ㎜/sec∼50 ㎜/sec로 할 수 있다.
여기서, 도 5를 참조하여, 황산 세정액의 액면, 즉 황산 세정액과 기판의 계면 근방을 향해, 물의 증기 또는 미스트를 공급하는 경우에, 기판 표면의 레지스트 잔사가 제거되는 작용 효과에 대해서 설명한다.
도 5를 참조하면, 황산 세정액으로부터 끌어 올려지는 웨이퍼(W)의 양면에는, 액막이 형성되어 있다. 그리고, 웨이퍼(W)는 고온으로 유지된 황산 세정액으로부터 서서히 끌어 올려지고, 황산 세정액의 액면보다 위는 고온으로 유지되어 있지 않기 때문에, 끌어 올려지는 웨이퍼(W)의 온도는, 황산 세정액의 액면에 접하는 부분에서는 황산 세정액의 온도와 같고, 액면으로부터 위쪽으로 먼 부분이 될 수록 황산 세정액의 온도보다 낮아진다.
이러한 상하 방향을 따른 온도 분포를 갖는 액막이 형성된 기판이 황산 세정액으로부터 끌어 올려질 때에, 황산 세정액의 액면 근방을 향해 수증기가 공급되는 경우, 기판에 있어서 황산 세정액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방은 고온으로 유지되어 있기 때문에, 기판의 표면에 형성되어 고온으로 유지되어 있는 액막의 황산과, 공급된 수증기가 고온의 기판의 표면에서 온도 상승하여 발생하는 고온의 수증기가 반응한다. 고온의 수증기는, 예컨대 미량의 산소를 함유하고 있는 경우에, 그 산소가 해리되어 활성 산소가 발생되거나, 또는 고온의 수증기 자체가 해리되어 활성 산소가 발생된다. 이와 같이 하여 발생된 활성 산소는 황산과 반응하며, 예컨대 이하의 식 (4)에 나타내는 화학 반응이 일어나고, 카로산이 발생한다.
H2SO4+O*→H2SO5 …식 (4)
여기서, 상기 식 (4)의 화학 반응을 촉진하기 위해서는, 반응 속도를 증대시키기 위해 가능한 한 고온으로 유지하는 것이 바람직하고, 반응이 일어나는 계면의 면적을 증대시키기 위해 가능한 한 수증기로서 공급하는 것이 바람직하다. 따라서, 물이 증기로서 공급되는 경우에는, 액막 부근에서 응축하지 않고 증기인 채로 액막을 형성하는 황산 중에 용존하는 것이 바람직하다. 따라서, 액막의 온도는 물의 비등점인 100℃ 이상으로 할 수 있다. 그 중에서도, 황산 중에 용존하는 수증기의 양이 적기 때문에, 액막을 형성하는 황산 중에 수증기가 거의 용존하지 않고 카로산이 효율적으로 발생하며, 처리조 안의 황산이 희석되지 않는다고 하는 이유에 의해, 또한 기판 처리 장치의 각 부의 내열 처리가 비교적 용이하다는 이유에 의해, 110℃가 적합하다. 그 결과, 기판의 표면에서 상온보다 고온의 황산과 활성 산소가 반응하여 카로산이 발생하기 때문에, 제2 처리액으로서 과산화수소수를 이용하지 않아도 좋고, 또한 상온보다 고온을 이용할 수 있기 때문에, 반응 속도가 크며, 전술의 계면에서, 보다 격한 반응을 발생시킬 수 있고, 이 반응을 이용하여, 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적으로 제거하는 기판 처리를 행할 수 있다.
여기서, 수증기를 공급하는 속도는, 카로산이 충분히 발생되기에 충분한 양의 수증기로서, 황산의 액막을 냉각하지 않는 정도의 양의 수증기 양을 공급할 수 있으면 좋고, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 예컨대 1 cc/sec로 할 수 있다. 또한, 황산 세정액의 온도가 높기 때문에, 처리조(10) 안에서의 수분의 잔류는 없다.
또한, 본 실시형태에서는, 증기가 연속하여 공급된 상태로 기판이 연속하여 끌어 올려지기 때문에, 액막 형성 공정의 단계 S15의 공정과 증기·미스트 공정의 단계 S16의 공정은 동시에 연속하여 행해진다. 그러나, 단계 S15의 공정을 행할 때에는 수증기의 공급을 정지하고, 기판이 황산 세정액으로부터 끌어 올려지는 것을 도중에 정지하며, 그 상태로 황산 세정액의 액면 근방을 향해, 수증기의 공급을 재개하고, 그 후에 수증기의 공급을 정지하며, 다시 기판을 황산 세정액으로부터 끌어 올리는 것을 재개한다는 공정을 반복하는 경우에는, 단계 S15의 공정과 단계 S16의 공정을 순서대로 행할 수 있다.
또한, 단계 S15 및 단계 S16의 공정을 행한 후, 재차 기판을 하강시켜 황산 세정액에 침지하고, 다시 단계 S15 및 단계 S16의 공정을 행한다는 사이클을 필요에 따라서 수회 반복할 수 있고, 이 반복에 의해 기판 표면의 레지스트 잔사를 더 깨끗이 제거할 수 있다. 또한, 기판을 하강시키는 속도는, 예컨대 150 ㎜/sec로 할 수 있다.
다음에, 단계 S17 및 단계 S18의 공정을 포함하는 종료 공정을 행한다.
우선, 단계 S17의 공정을 행한다. 단계 S17의 공정은 처리 용기 안의 분위기를 치환하는 공정이다. 도 4c의 (g)는, 단계 S17이 행해질 때의 처리 용기 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
개폐 밸브(29)을 폐쇄하여 증기·미스트 공급 노즐(40)로부터의 수증기의 공급을 정지한다. 이 때, 제트 노즐(42)로부터의 황산 세정액의 공급은 정지하여도 좋고, 또는 도 4c의 (g)에 도시하는 바와 같이, 제트 노즐(42)로부터 황산 세정액을 계속 공급하여도 좋다.
이 때, 불활성 가스 공급 노즐을 계속 개방하여, 처리 용기 안을 예컨대 30 sec 정도 동안 가스 치환한다. 이것은, 이어서 처리 용기의 상부 덮개를 개방하기 위해, 처리 용기 안의 분위기를 불활성으로 하기 위해서이고, 황산과 수증기의 반응을 정지시키기 위한 것이다. 불활성 가스로서, 예컨대 실온 또는 실온 이상으로 가온된 질소 가스 외에도 He, Ar, Xe 등 여러 불활성 가스를 이용할 수 있다.
마지막으로, 단계 S18의 공정을 행한다. 단계 S18의 공정은 기판을 처리 용기로부터 반출하는 공정이다. 도 4c의 (h)는 단계 S18이 행해질 때의 처리 용기 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
도시하지 않은 공급 밸브를 폐쇄하여 불활성 가스의 공급을 정지한 후, 처리 용기(5)의 상부 덮개(5c)를 개방하고, 기판 승강 기구(31)에 의해 웨이퍼 보트(30)를 상승시켜, 처리 용기(5)의 밖으로 반출하며, 웨이퍼(W)는 도시하지 않은 웨이퍼 척에 의해 파지되어 외부로 취출된다.
이상, 본 실시형태에 의하면, 기판 표면의 고온의 황산과 활성 산소가 반응하여 카로산이 발생하기 때문에, 고온에서 분해되기 쉬운 과산화수소수를 이용하지 않고서, 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적으로 제거하는 기판 처리를 행할 수 있다.
즉, 순환 라인의 액을 고반응성으로 하는 것은 아니라, 계면의 액만을 고반응성으로 함으로써, 순환하는 황산의 온도를 과산화수소수를 혼합하는 방식보다 더 고온으로 할 수 있기 때문에, 세정력을 향상시킬 수 있다. 또한, 황산의 온도가 고온이기 때문에, 첨가하는 액은 과산화수소수일 필요는 없고, 순수로 가능하기 때문에, 운전 비용도 저감할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 기판을 제1 처리액에 침지하고(단계 S13), 그 후에 기판을 끌어 올리는 것에 의해, 기판에 상온보다 고온으로 유지된 제1 처리액의 액막을 형성하며(단계 S15), 끌어 올려지는 기판에 있어서 제1 처리액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에, 제2 처리액의 증기를 공급하지만(단계 S16), 기판을 내려 제1 처리액에 침지하는 것에 의해, 기판에 상온보다 고온으로 유지된 제1 처리액의 액막을 형성하고, 내려지는 기판에 있어서 제1 처리액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에, 제2 처리액의 증기를 공급하여도 좋다. 이 경우, 단계 S13 은, 처리조에 저류된 고온의 제1 처리액으로부터 기판을 끌어 올리거나 또는 끌어 올린 상태 그대로 유지하는 공정이고, 단계 S15는, 제1 처리액에 기판을 침지하는(내리는) 것에 의해, 기판에 고온으로 유지된 제1 처리액의 액막을 형성하는 공정이며, 단계 S16은, 침지되는(내려지는) 기판에 있어서 제1 처리액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에 제2 처리액의 증기를 공급하는 공정이다.
(제1 실시형태의 변형예)
다음에, 제1 실시형태의 변형예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 대해서 설명한다.
본 변형예에 따른 기판 처리 방법은, 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 있어서, 수증기 대신에 물의 미스트를 이용하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 변형예에서는, 증기·미스트 공급 노즐(40)로부터 공급하는 물의 온도를 100℃ 이하로 하고, 증기·미스트 공급 노즐(40)로부터 공급되는 제2 처리액을 수증기가 아니라 물의 미스트로서 공급한다. 이 때, 미스트의 온도는, 기판의 표면에 형성되는 황산을 포함하는 제1 처리액의 액막 온도가 미리 정해 놓은 온도보다 떨어지지 않으면 된다.
본 변형예에서는, 도 3에 도시하는 단계 S16의 공정에서, 기판에 있어서 황산을 포함하는 제1 처리액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에 공급되는 것은, 수증기가 아니라 물의 미스트이기 때문에, 제1 실시형태와 비교하면, 물의 미스트가 공급되는 기판 부분에서는, 황산으로 이루어지는 액막의 온도가, 처리조(10)의 황산과 비교하면 떨어지지만, 처리조(10)의 황산의 온도를 보다 고온으로 설정하고, 기판을 황산으로부터 끌어 올리는 인상 속도와, 물의 미스트를 공급하는 공급 속도를 조정하는 것에 의해, 기판에 있어서 황산 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방의 온도를 또한 고온으로 유지할 수 있다. 또한, 증기·미스트 공급 노즐(40) 및 순수 공급 배관(26a) 등의 온도를 보다 저온으로 할 수 있어, 제조 비용을 저감할 수 있다.
본 변형예에서도, 황산 세정액의 액면 근방을 향해, 물의 미스트를 공급하는 경우에, 기판 표면의 레지스트 잔사가 제거되는 작용 효과는 제1 실시형태와 마찬가지이다.
즉, 전술한 식 (4)의 화학 반응을 촉진하기 위해서는, 반응 속도를 증대시키기 위해 가능한 한 고온으로 유지하는 것이 바람직하고, 반응이 일어나는 계면의 면적을 증대시키기 위해 가능한 한 액적 직경이 작은 물의 미스트로 하여 공급하는 것이 바람직하다. 따라서, 물이 미스트로서 공급되는 경우에는, 액막 부근에서 기화하여 액막을 형성하는 황산 중에 증기로서 용존하는 것이 바람직하다. 따라서, 액막의 온도는 물의 비등점인 100℃ 이상으로 할 수 있다. 그 중에서도, 황산 중에 용존하는 수증기의 양이 적기 때문에, 액막을 형성하는 황산 중에 수증기가 거의 용존하지 않아서 카로산이 효율적으로 발생하고, 처리조 안의 황산이 희석되지 않는다고 하는 이유에 의해, 110℃ 이상의 고온이 적합하다. 또한, 황산의 비등점인 322℃까지는, 상기 (4)로 나타내는 화학 반응의 반응 속도가 증대하지만, 특히 현저하게 반응 속도가 증대한다고 하는 이유에 의해, 130℃ 이상의 고온이 적합하 다. 그 결과, 본 변형예에서도, 기판의 표면에서, 예컨대 130℃ 이상의 고온으로 황산과 활성 산소가 반응하여 카로산이 발생하기 때문에, 제2 처리액으로서 과산화수소수를 이용하지 않아도 좋고, 또한 130℃ 이상의 고온을 이용할 수 있기 때문에, 반응 속도가 크고, 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적으로 제거하는 기판 처리를 행할 수 있다.
또한, 본 변형예에서는, 기판을 제1 처리액에 침지하고(단계 S13), 그 후에 기판을 끌어 올리는 것에 의해, 기판에 상온보다 고온으로 유지된 제1 처리액의 액막을 형성하며(단계 S15), 끌어 올려지는 기판에 있어서 제1 처리액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에, 제2 처리액의 미스트를 공급하지만(단계 S16), 기판을 내려 제1 처리액에 침지하는 것에 의해, 기판에 상온보다 고온으로 유지된 제1 처리액의 액막을 형성하고, 내려지는 기판에 있어서 제1 처리액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에, 제2 처리액의 미스트를 공급하여도 좋다. 이 경우, 단계 S13은, 처리조에 저류된 고온의 제1 처리액으로부터 기판을 끌어 올리거나 또는 끌어 올린 상태 그대로 유지하는 공정이고, 단계 S15는, 제1 처리액에 기판을 침지하는(내리는) 것에 의해, 기판에 고온으로 유지된 제1 처리액의 액막을 형성하는 공정이며, 단계 S16은, 침지되는(내려지는) 기판에 있어서 제1 처리액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에, 제2 처리액의 미스트를 공급하는 공정이다.
(제2 실시형태)
다음에, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 설명한다.
처음에, 도 6을 참조하여, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 대해서 설명한다. 도 6은 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 개략 구성도이다.
본 실시형태에서의 기판 처리 장치는 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(W)[이하에 웨이퍼(W)라고 함]를 회전 가능하게 얹어 놓는 배치대인 스핀 척(61)과, 이 스핀 척(61)을 회전 구동하는 회전 구동 수단인 모터(62)와, 스핀 척(61)에 의해 유지된 웨이퍼(W)의 표면에 황산을 포함하는 제1 처리액을 공급하는 처리액 공급 수단(63)과, 스핀 척(61)에 의해 유지된 웨이퍼(W)의 표면에 물로 이루어지는 제2 처리액을 증기 또는 미스트로 공급하는 증기·미스트 공급 수단(64)과, 적어도 처리액을 공급하는 타이밍과 처리액을 제거하는 타이밍을 제어하는 제어 수단(65)으로 주요부가 구성되어 있다.
이 경우, 상기 스핀 척(61) 및 이 스핀 척(61)에 의해 유지되는 웨이퍼(W) 주위 및 하부에는 컵(66)이 배치되어 있고, 이 컵(66)에 의해 제1 처리액이나 제2 처리액이 외부로 비산하는 것을 방지하고 있다. 또한, 컵(66)의 바닥부에는 배액구(67)와 배기구(68)가 형성되어 있다.
또한, 본 실시형태에서도, 제1 처리액으로서 황산을 이용하고, 제2 처리액으로서 물을 이용한 예를 설명한다. 단, 제1 처리액은 황산을 포함하는 것이면 특별히 한정되는 것이 아니고, 제2 처리액은 물이 주요한 성분이면 계면활성제 등이 포함되어 있어도 좋으며, 특별히 한정되는 것이 아니다.
처리액 공급 수단(63)은, 이동 기구(69a)에 의해 웨이퍼(W) 위쪽에서 수평 이동 가능하게, 또한 웨이퍼(W)의 표면 근방에 근접하도록 수직 이동도 가능하게 구성되고, 웨이퍼(W)의 상면에 황산을 포함하는 제1 처리액을 공급(토출)하는 처리액 공급 노즐(63a)을 구비하고 있으며, 이 처리액 공급 노즐(63a)과 처리액 공급원(63b)을 접속하는 처리액 공급 관로(63c)에, 처리액 공급원(63b)측으로부터 순서대로, 처리액 공급 펌프(63d), 필터(63e), 제1 처리액의 온도를 정해진 온도로 온도 조정하는 온도 컨트롤러(63f) 및 개폐 밸브(63g)가 설치되어 있다.
또한, 증기·미스트 공급 수단(64)은 이동 기구(69b)에 의해 웨이퍼(W)의 위쪽에서 수평 이동 및 수직 이동 가능하게 구성되고, 웨이퍼(W)의 상면에 물로 이루어지는 제2 처리액을 증기 또는 미스트로 공급(토출 또는 분사)하는 증기·미스트 공급 노즐(64a)을 구비하고 있으며, 이 증기·미스트 공급 노즐(64a)과 증기·미스트 공급원(64b)을 접속하는 증기·미스트 공급 관로(64c)에, 증기·미스트 공급원(64b)측으로부터 순서대로, 유량 컨트롤러(64d), 필터(64e), 개폐 밸브(64f) 및 제2 처리액의 증기 또는 미스트의 온도를 정해진 온도로 온도 조정하는 온도 조정 수단인 온도 컨트롤러(64g)가 설치되어 있다. 또한, 증기·미스트 공급 관로(64c)의 온도 컨트롤러(64g)와 증기·미스트 공급 노즐(64a) 사이에는, 전환 밸브(도시 생략)를 통해, 도시하지 않은 린스액, 예컨대 순수의 공급원이 접속되어 있다.
한편, 상기 제어 수단(65)은, 예컨대 중앙 연산 처리 장치(CPU)에 의해 형성되어 있고, 이 제어 수단(65)[이하에 CPU(65)라고 함]으로부터의 제어 신호가, 상기 모터(62), 처리액 공급 노즐(63a)의 이동 기구(69a) 및 증기·미스트 공급 노즐(64a)의 이동 기구(69b) 등의 구동계와, 처리액 공급 수단(63)의 처리액 공급 펌 프(63d), 온도 컨트롤러(63f) 및 개폐 밸브(63g), 증기·미스트 공급 수단(64)의 유량 컨트롤러(64d), 개폐 밸브(64f) 및 온도 컨트롤러(64g)에 전달되도록 구성되어 있다.
따라서, CPU(65)로부터의 제어 신호에 의해 모터(62)가 정해진 회전수, 예컨대 1 rpm∼150 rpm의 저속 회전과, 100 rpm∼500 rpm의 중속 회전 및 500 prm∼3000 rpm의 고속 회전을 전환할 수 있게 되어 있다. 이 경우, 저속 회전이란, 웨이퍼(W)의 표면에 제1 처리액을 공급하여도 원심력에 의해 액막으로서 퍼지지 않는 정도의 회전을 말하고, 중속 회전이란, 웨이퍼(W)의 표면에 공급한 제1 처리액이 원심력에 의해 퍼져 액막이 형성되는 정도의 회전을 말하며, 또한 고속 회전이란, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 액막을 원심력으로 털어 내는 회전이다.
또한, 본 실시형태에서의 스핀 척(배치대)(61)과, 제1 처리액을 공급하는 처리액 공급 수단(63)은, 본 발명에서의 액막 형성 수단에 상당하고, 스핀 척(61)은, 예컨대 중속 회전할 때에 액막 형성 수단으로서 기능할 수 있다.
또한, CPU(65)로부터의 제어 신호에 의해 처리액 공급 노즐(63a) 또는 증기·미스트 공급 노즐(64a)이 웨이퍼(W) 위쪽에서 수평 이동과 수직 이동, 즉 웨이퍼(W)에 대하여 상대 이동 가능하게 되어 있다. 또한, CPU(65)로부터의 제어 신호에 의해 정해진 량의 제1 처리액이나 제2 처리액의 증기 또는 미스트가 웨이퍼(W)에 공급되도록 구성되어 있다.
다음에, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법에 대해서 설명한다.
도 7은 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법의 각 공정의 순서를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 8은 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이고, 각 공정에서의 컵 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다. 도 7의 단계 S21 내지 단계 S24의 각각의 공정이 행해질 때 또는 행해진 후의 컵 안의 모습은 도 8의 (a) 내지 도 8의 (d)의 각각의 개략 단면도에 대응한다. 도 9는 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이고, 기판에 있어서 제1 처리액의 액막이 형성된 면에, 제2 처리액의 증기·미스트가 공급되는 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.
본 실시형태에 따른 기판 처리 방법은, 도 7에 도시하는 바와 같이, 배치 공정과, 액막 형성 공정과, 증기·미스트 공급 공정과, 분리 공정을 포함한다. 배치 공정은 단계 S21의 공정을 포함하고, 액막 형성 공정은 단계 S22의 공정을 포함하며, 증기·미스트 공급 공정은 단계 S23의 공정을 포함하고, 분리 공정은 단계 S24의 공정을 포함한다.
우선, 단계 S21의 공정을 포함하는 배치 공정을 행한다. 단계 S21은 기판을 배치대인 스핀 척 위에 얹어 놓는 공정이다. 도 8의 (a)는 단계 S21의 공정이 행해진 후의 컵 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
도시하지 않은 반송 수단에 의해 웨이퍼(W)를 스핀 척(61) 위에 반송하고, 웨이퍼(W)를 스핀 척(61)에 얹어 놓아 유지한다. 그리고, 이동 기구(69a)의 구동에 의해 처리액 공급 노즐(63a)을 웨이퍼(W)의 중심부 위쪽으로 이동시키고, 이 상태에서 모터(62)의 구동에 의해 스핀 척(61) 및 웨이퍼(W)를 저속 회전, 예컨대 35 rpm의 회전수로 회전하며, 처리액 공급 노즐(63a)로부터 정해진 량의 황산을 포함하는 제1 처리액(1)을 토출(공급)하고, 이 상태를 정해진 시간(예컨대 3초) 행하여 웨이퍼(W)의 표면에 제1 처리액(1)을 접촉시킨다. 이것에 의해, 제1 처리액(1)인 황산이 웨이퍼(W)의 표면에 잔류하는 레지스트 잔사의 요철의 오목부 안까지 침입한다. 이 때, 고온으로 유지된 제1 처리액(1)을 공급하기 위해, 온도 컨트롤러(63f)에 의해 제1 처리액(1)의 온도를, 예컨대 150℃의 고온으로 조정한다. 제1 처리액의 온도는, 황산이 후술하는 증기·미스트 공급 공정에서 공급되는 제2 처리액인 물의 증기·미스트와 화학 반응하여 카로산이 효율적으로 발생하는 것이면 좋고, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 예컨대 140℃ 이상으로 하는 것에 의해, 기판 상의 레지스트의 잔사를 효율적으로 제거할 수 있다.
다음에, 단계 S22를 포함하는 액막 형성 공정을 행한다. 단계 S22는 기판 상에 고온으로 유지된 황산을 포함하는 제1 처리액을 공급하는 것에 의해, 기판 상에 상온보다 고온으로 유지된 제1 처리액의 액막을 형성하는 공정이다. 도 8의 (b)는 단계 S22의 공정이 행해질 때의 컵 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
처리액 공급 노즐(63a)로부터 정해진 량의 제1 처리액(1)을 토출한 상태에서, 스핀 척(61) 및 웨이퍼(W)를, 예컨대 200 rpm의 회전수로 회전하고, 이 상태를 정해진 시간(예컨대 30초) 행하여, 웨이퍼(W)의 표면 전체에 제1 처리액(1)의 액막을 형성한다.
다음에, 단계 S23을 포함하는 증기·미스트 공급 공정을 행한다. 단계 S23 은 기판에 있어서 제1 처리액으로서 황산의 액막이 형성된 면에, 제2 처리액으로서 물을 증기 또는 미스트로 공급하는 공정이다. 도 8의 (c)는 단계 S23의 공정이 행해질 때의 컵 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
증기·미스트 공급 수단(64)으로부터 정해진 량의 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 토출한 상태에서, 스핀 척(61) 및 웨이퍼(W)를, 예컨대 300 rpm의 회전수로 회전하고, 이 상태를 졍해진 시간(예컨대 60초) 행하여, 웨이퍼(W)의 표면 전체에 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급한다.
여기서, 도 9를 참조하여, 제1 처리액으로서 황산으로 이루어지는 액막을 향해, 제2 처리액으로서 수증기를 공급하는 경우에, 기판 표면의 레지스트 잔사가 제거되는 작용 효과에 대해서 설명한다.
도 9를 참조하면, 스핀 척(61)에 놓이는 웨이퍼(W)의 상면에는 황산으로 이루어지는 제1 처리액(1)의 액막이 형성되어 있다. 그리고, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼(W) 상에 공급되는 황산으로 이루어지는 제1 처리액(1)이 상온보다 고온으로 유지되어 있기 때문에, 웨이퍼(W) 상에 형성되는 액막의 온도는, 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 제1 처리액이 유지하고 있는 고온과 같아진다.
이러한 고온으로 유지된 액막이 형성된 기판의 면에 수증기가 공급되는 경우, 고온으로 기판의 표면에 형성된 액막의 황산과, 공급된 수증기가 반응한다. 고온의 수증기는, 예컨대 미량의 산소를 함유하고 있는 경우에, 그 산소가 해리되어 활성 산소가 발생되거나, 또는 고온의 수증기 자체가 해리되어 활성 산소가 발생된다. 이와 같이 하여 발생된 활성 산소는 황산과 반응하고, 예컨대 제1 실시형 태에서 식 (4)에 의해 나타낸 반응과 동일한 화학 반응이 발생하며, 카로산이 발생한다.
본 실시형태에서도, 상기 식 (4)의 화학 반응을 촉진하기 위해, 액막을 고온으로 유지하고, 공급된 물은 증기인 채로 액막을 형성하는 황산 중에 용존하는 것이 바람직하다. 따라서, 제1 실시형태와 마찬가지로, 액막의 온도는 물의 비등점인 100℃ 이상의 고온으로 할 수 있고, 110℃ 이상의 고온이 적합하며, 140℃가 보다 더 적합하다. 그 결과, 기판의 표면에서 황산과 활성 산소가 반응하여 카로산이 발생하기 때문에, 고온에서 분해되기 쉬운 과산화수소수를 사용하지 않고서, 반응 속도가 크며, 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적으로 제거하는 기판 처리를 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서도, 단계 S22의 공정과 단계 S23의 공정을 순서대로 반복하여 행하는 것에 의해, 기판 상에 황산을 포함하는 제1 처리액의 액막을 형성하는 공정과, 액막이 형성된 면에 수증기를 공급하는 공정을 교대로 반복하여 행할 수 있다. 웨이퍼(W)의 표면에 제1 처리액(1)을 공급하고, 웨이퍼(W)의 표면에 제1 처리액(1)의 액막을 형성하는 공정과, 웨이퍼(W)의 표면에 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급하는 공정을 순차 반복하여 행함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 접촉하여 화학 반응한 반응성이 약해진 제1 처리액(1)을 미반응의 신규 제1 처리액(1)으로 빈번하게 치환할 수 있기 때문에, 예컨대 카로산의 농도 등 기판 처리에 유효한 성분의 농도를 계속해서 일정하게 유지할 수 있다.
마지막으로, 단계 S24의 공정을 행한다. 단계 S24는 기판을 배치대로부터 분리하는 공정이다. 도 8의 (d)는 단계 S24의 공정이 행해진 후의 컵 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
처리액 공급 수단(63)으로부터의 제1 처리액(1)의 공급을 정지한 채, 스핀 척(61) 및 웨이퍼(W)를 저속 회전, 예컨대 35 rpm의 회전수로 회전하고, 증기·미스트 공급 노즐(64a) 또는 도시하지 않은 순수 공급원으로부터 순수를 토출하며, 이 상태를 졍해진 시간(예컨대 3초) 행하여, 웨이퍼(W)의 표면에 부착되는 제1 처리액, 제2 처리액 및 레지스트 잔사를 씻어 낸다.
상기한 바와 같이 하여 린스 처리를 행한 후, 도시하지 않은 N2 가스 공급 노즐로부터 웨이퍼(W)의 표면에 N2 가스를 공급(분사)하여, 웨이퍼 표면에 부착되는 순수의 물방울을 제거한다. 이 경우, 온도 컨트롤러(64g)에 의해 N2 가스의 온도를 실온보다 높게 조정함으로써, 건조 처리를 효율적으로 행할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 회전과, N2 가스 공급 노즐을 수평 방향으로 왕복 이동시키는 것을 조합함으로써, 건조 처리를 더 신속하게 행할 수 있다. 건조 처리 후, 웨이퍼(W)를 스핀 척(61) 위로부터 반출하여 처리를 종료한다.
(제2 실시형태의 변형예)
다음에, 도 10 및 도 11을 참조하여, 제2 실시형태의 변형예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 대해서 설명한다.
도 10은 본 변형예에 따른 기판 처리 방법의 각 공정의 순서를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 11은 본 변형예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면 이고, 각 공정에서의 컵 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다. 도 10의 단계 S31 내지 단계 S34의 각각의 공정이 행해질 때 또는 행해진 후의 컵 안의 모습은, 도 11의 (a) 내지 도 11의 (d)의 각각의 개략 단면도에 대응한다.
본 변형예에 따른 기판 처리 방법은, 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 있어서, 기판 상에 상온보다 고온으로 유지된 제1 처리액을 도포하는 대신에, 상온보다 고온으로 유지된 기판 상에 제1 처리액을 도포하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 변형예에서는, 상온보다 고온으로 유지한 수증기를 황산으로 이루어지는 제1 처리액의 액막이 형성된 기판 상에 공급하는 대신에, 스핀 척(61a)에 온도 제어 기구(61b)를 설치하고, 스핀 척(61a)으로부터의 열전달에 의해 스핀 척(61a)에 놓이는 기판의 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 변형예에 따른 기판 처리 방법은, 도 10에 도시하는 바와 같이, 배치 공정과, 액막 형성 공정과, 증기·미스트 공급 공정과, 분리 공정을 포함한다. 배치 공정은 단계 S31의 공정을 포함하고, 액막 형성 공정은 단계 S32의 공정을 포함하며, 증기·미스트 공급 공정은 단계 S33의 공정을 포함하고, 분리 공정은 단계 S34의 공정을 포함한다.
우선, 단계 S31의 공정을 포함하는 배치 공정을 행한다. 단계 S31은, 기판을 배치대인 스핀 척(61a) 위에 얹어 놓는 공정이고, 제2 실시형태에서의 단계 S21과 동일한 공정이다. 도 11의 (a)는 단계 S21의 공정이 행해진 후의 컵 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
다음에, 단계 S32를 포함하는 액막 형성 공정을 행한다. 단계 S32는 고온으로 유지된 기판 상에 황산을 포함하는 제1 처리액을 공급하는 것에 의해, 기판 상에 상온보다 고온으로 유지된 제1 처리액의 액막을 형성하는 공정이다. 도 11의 (b)는 단계 S32의 공정이 행해질 때의 컵 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
단계 S32는, 제2 실시형태에서의 단계 S22와 상이하다. 즉, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 액막의 온도를 상온보다 고온으로 유지하기 위해, 제2 실시형태에서는 액막을 형성하는 제1 처리액(1)을 온도 컨트롤러(63f)에 의해 고온으로 유지하는 점이 다르며, 본 변형예에서는 액막이 형성되는 웨이퍼(W)를 스핀 척(61a)에 설치된 온도 제어 기구(61b)에 의해, 예컨대 150℃의 고온으로 유지한다.
처리액 공급 노즐(63a)로부터 정해진 량의 제1 처리액(1)을 토출한 상태에서, 스핀 척(61) 및 웨이퍼(W)를, 예컨대 200 rpm의 회전수로 회전하고, 이 상태를 정해진 시간(예컨대 30초) 행하여, 웨이퍼(W)의 표면 전체에 제1 처리액(1)의 액막을 형성한다.
다음에, 단계 S33을 포함하는 증기·미스트 공급 공정을 행한다. 단계 S33은 기판에 있어서 제1 처리액으로서 황산의 액막이 형성된 면에, 제2 처리액으로서 물을 증기 또는 미스트로 공급하는 공정이고, 제2 실시형태에서의 단계 S23과 동일한 공정이다. 도 11의 (c)는 단계 S33의 공정이 행해질 때의 컵 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
마지막으로, 단계 S34의 공정을 행한다. 단계 S34는 기판을 배치대로부터 분리하는 공정이고, 제2 실시형태에서의 단계 S24와 동일한 공정이다. 도 11의 (d)는 단계 S34의 공정이 행해진 후의 컵 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
본 변형예에서도, 기판에 있어서 고온으로 유지된 액막이 형성된 면에 수증기가 공급되고, 물에 의해 발생된 활성 산소가 기판의 표면에서 황산과 반응하여 카로산이 발생하기 때문에, 고온에서 분해되기 쉬운 과산화수소수를 사용하지 않고서, 반응 속도가 크며, 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적으로 제거하는 기판 처리를 행할 수 있다.
(제3 실시형태)
본 실시형태는, 제1 처리액으로서 황산을 이용하고, 제2 처리액으로서 과산화수소수를 이용하며, 반응 가스는 고온의 황산의 액막과 과산화수소수가 반응하여 발생하는 점이 제1 실시형태와 다르다. 참고로, 제1 실시형태의 기판 처리 장치에서의 도면 부호 26a는 순수 공급 배관에 해당하지만, 본 실시형태의 기판 처리 장치에서의 도면 부호 26a는 과산화수소 공급 배관에 해당한다.
단, 제1 처리액은 황산을 포함하는 것이면 특별히 한정되는 것이 아니고, 제2 처리액은 과산화수소수를 포함하는 것이면 특별히 한정되는 것이 아니다.
또한, 본 발명의 실시형태 및 변형예에서의 증기·미스트 공급 수단 및 증기·미스트 공급 노즐은, 본 발명(청구항 15의 발명)에서의 미스트 공급 수단에 상당한다. 즉, 본 발명에서의 미스트 공급 수단은 제2 처리액의 미스트를 공급하는 수단 또는 제2 처리액의 미스트를 공급하는 노즐을 포함한다.
또한, 본 실시형태에서의 증기·미스트 공급 공정은, 본 발명(청구항 20의 발명)에서의 미스트 공급 공정에 상당한다. 즉, 본 발명에서의 미스트 공급 공정은 제2 처리액의 미스트를 공급하는 공정을 포함한다.
제3 실시형태에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 제1 실시형태와 다른 구성만을 이하에 구체적으로 설명한다.
제3 실시형태에 있어서, 불활성 가스 공급 노즐(50)로부터 공급되는 질소 가스는, 분위기를 제어하고, 과산화수소수의 증기 또는 미스트를 기판의 세정액 액면과 접하는 부분 또는 액면 근방에 공급하기 위한 과산화수소수의 증기 또는 미스트의 분포를 제어하는 버퍼 가스로서 기능하며, 종료 공정에서 처리 용기(5) 안을 가스 치환할 때의 치환용 가스로서도 기능한다. 즉, 기판(웨이퍼) 표면에 형성된 액막에 포함되는 황산 또는 처리조(10)에 저류된 황산에 과산화수소수의 증기 또는 미스트를 공급했을 때에 발생하는 황산을 포함하는 증기 또는 미스트가 처리 용기(5) 안에서 확산하는 것을 방지하거나, 기판(웨이퍼)을 처리 용기(5)로부터 배출할 때에, 처리 용기(5) 안의 황산을 포함하는 분위기를 불활성 가스 분위기로 치환하거나, 처리 용기(5) 안의 황산을 포함하는 분위기가 처리 용기(5) 밖으로 새는 것을 방지하기 위한 것이다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 단계 S14는, 황산 세정액의 액면 근방을 향해, 과산화수소수를 포함하는 제2 처리액의 증기 또는 미스트의 공급을 시작하는 공정이다.
또한, 제2 처리액은, 증기 또는 미스트 중 어느 한 상태, 또는 증기 및 미스 트가 혼합된 상태로 공급할 수 있다. 이하, 본 실시형태에서는, 미스트 상태로 공급하는 경우를 설명하고, 제3 실시형태의 변형예에서, 증기 상태로 공급하는 경우를 설명한다.
개폐 밸브(29)를 개방하여 과산화수소수 공급 배관(26a)으로부터 공급되는 과산화수소수를 증기·미스트 공급 노즐(40)로부터 웨이퍼(W)를 향해 미스트로서 공급한다. 또한, 도중에 설치되는 도시하지 않은 증기 발생기를 통해, 증기를 포함하는 미스트로서 공급하여도 좋고, 마찬가지로 도중에 설치되는 도시하지 않은 온도 조정기를 통해, 온도 조정된 미스트로서 공급하여도 좋다. 또한, 증기의 온도는, 후술하는 바와 같이, 기판 표면에 형성되는 황산을 포함하는 제1 처리액의 액막의 온도가 미리 정해놓은 온도보다 떨어지지 않으면 좋고, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 예컨대 70℃ 이상 100℃ 이하로 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서 단계 S16은, 끌어 올려지는 기판에 있어서 황산 세정액 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에, 과산화수소수의 미스트를 공급하는 공정이다. 구체적으로는, 황산 세정액과 기판과의 계면 근방에, 과산화수소수의 미스트를 공급한다.
기판을 끌어 올리는 인상 속도는, 샤워 공급 노즐로부터 과산화수소수의 미스트가 공급되는 공급 속도가 임의의 값인 경우에, 기판 온도가 처리조에 저류되는 처리액의 온도와 거의 같아지면 좋고, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 10 ㎜/sec∼50 ㎜/sec로 할 수 있다.
여기서, 황산 세정액의 액면, 즉 황산 세정액과 기판의 계면 근방을 향해, 과산화수소수의 미스트를 공급하는 경우에 기판 표면의 레지스트 잔사가 제거되는 작용 효과에 대해서 설명한다.
도 5를 참조하면, 황산 세정액으로부터 끌어 올려지는 웨이퍼(W)의 양면에는 액막이 형성되어 있다. 그리고, 웨이퍼(W)는 고온으로 유지된 황산 세정액으로부터 서서히 끌어 올려지고, 황산 세정액의 액면보다 위는 고온으로 유지되어 있지 않기 때문에, 끌어 올려지는 웨이퍼(W)의 온도는, 황산 세정액의 액면에 접하는 부분에서는 황산 세정액의 온도와 같고, 액면으로부터 위쪽으로 먼 부분이 될 수록 황산 세정액의 온도보다 낮아진다.
이러한 상하 방향을 따른 온도 분포를 갖는 액막이 형성된 기판이 황산 세정액으로부터 끌어 올려질 때에, 황산 세정액의 액면 근방을 향해 과산화수소수의 미스트가 공급되는 경우, 기판에 있어서 황산 세정액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방은 고온으로 유지되어 있기 때문에, 기판 표면에 형성되어 고온으로 유지되어 있는 액막의 황산과, 공급된 과산화수소수의 미스크가 반응한다. 고온의 과산화수소수의 미스트는, 이하의 식 (5)에 나타내는 화학 반응을 일으키고, 해리되어 활성 산소가 발생된다.
H2SO2→H2O+O* … 식 (5)
이와 같이 하여 발생된 활성 산소는 황산과 반응하고, 예컨대 이하의 식 (6)에 나타내는 화학 반응을 일으켜, 카로산이 발생한다.
H2SO4+O*→H2SO5 … 식 (6)
여기서, 상기 식 (5) 및 식 (6)의 화학 반응을 촉진하기 위해서는, 반응 속도를 증대시키기 위해 가능한 한 고온으로 유지하는 것이 바람직하고, 단 공급되는 과산화수소수 중의 과산화수소는 100℃보다 높은 온도에서는 분해되기 쉬워지기 때문에, 예컨대 70℃∼100℃가 적합하다.
특히, 종래의 황산과 과산화수소수를 혼합하여 처리조에 저류하는 처리 방법에서는, 고온에서 식 (3)에 나타내는 화학 반응이 일어나고, 과산화수소수 중의 과산화수소가 분해되어 버린다는 문제가 있지만, 본 실시형태에 의하면, 과산화수소수를 고온에서 장시간 유지하지 않기 때문에, 공급된 과산화수소수 중의 과산화수소는 즉시 식 (5) 및 식 (6)의 화학 반응을 일으켜 카로산을 발생시키게 된다. 이 때문에, 통상에서는 사용할 수 없는 고온 영역에서, 안정적으로 과산화수소를 사용하여, 카로산을 발생시킬 수 있다. 그 결과, 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적으로 제거하는 기판 처리를 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 미스트가 연속하여 공급된 상태로 기판이 연속하여 끌어 올려지기 때문에, 액막 형성 공정의 단계 S15의 공정과 증기·미스트 공정의 단계 S16의 공정은 동시에 연속하여 행해진다. 그러나, 단계 S15의 공정을 행할 때에는 과산화수소수의 미스트의 공급을 정지하고, 기판이 황산 세정액으로부터 끌어 올려지는 것을 도중에 정지하며, 그 상태로 황산 세정액의 액면 근방을 향해, 과산화수소수의 미스트의 공급을 재개하고, 그 후에 과산화수소수의 미스트의 공급 을 정지하며, 다시 기판을 황산 세정액으로부터 끌어 올리는 것을 재개한다는 공정을 반복하는 경우에는, 단계 S15의 공정과 단계 S16의 공정을 순서대로 행할 수 있다. 이하이 공정은, 제1 실시형태에 따른 기판 처리 방법과 동일하다.
이상, 본 실시형태에 의하면, 기판 표면의 고온의 황산과 과산화수소가 반응하여 카로산이 발생하기 때문에, 고온에서 분해되기 쉬운 과산화수소수를 이용하면서도, 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적으로 제거하는 기판 처리를 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 기판을 제1 처리액에 침지하고(단계 S13), 그 후에 기판을 끌어 올리는 것에 의해, 기판에 상온보다 고온으로 유지된 제1 처리액의 액막을 형성하며(단계 S15), 끌어 올려지는 기판에 있어서 제1 처리액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에, 제2 처리액의 증기를 공급하지만(단계 S16), 기판을 내려 제1 처리액에 침지하는 것에 의해, 기판에 상온보다 고온으로 유지된 제1 처리액의 액막을 형성하고, 내려지는 기판에 있어서 제1 처리액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에, 제2 처리액의 미스트를 공급하여도 좋다. 이 경우, 단계 S13은, 처리조에 저류된 고온의 제1 처리액으로부터 기판을 끌어 올리거나 또는 끌어 올린 상태 그대로 유지하는 공정이고, 단계 S15는, 제1 처리액에 기판을 침지하는(내리는) 것에 의해, 기판에 고온으로 유지된 제1 처리액의 액막을 형성하는 공정이며, 단계 S16은, 침지되는(내려지는) 기판에 있어서 제1 처리액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에 제2 처리액의 미스트를 공급하는 공정이다.
(제3 실시형태의 변형예)
본 변형예에 따른 기판 처리 방법은, 제3 실시형태에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 있어서, 과산화수소수의 미스트 대신에 과산화수소수의 증기를 이용하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 변형예에서는, 증기·미스트 공급 노즐(40)로부터 공급되는 제2 처리액을 과산화수소수의 미스트가 아니라 과산화수소수의 증기 또는 과산화수소수 중의 과산화수소가 분해되어 발생하는 수증기 및 활성 산소로 하여 공급한다. 이 때, 증기의 온도는 기판 표면에 형성되는 황산을 포함하는 제1 처리액의 액막 온도가 미리 정해놓은 온도보다 떨어지지 않으면 되고, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 황산을 포함하는 제1 처리액의 액막 온도를 110℃로 하는 경우, 110℃ 부근의 온도로 유지할 수 있다.
또한, 본 변형예에서의 증기·미스트 공급 공정은, 본 발명(청구항 20의 발명)에서의 미스트 공급 공정에 상당한다. 즉, 본 발명에서의 미스트 공급 공정은, 제2 처리액의 미스트가 공급되는 경우뿐만 아니라, 제2 처리액의 미스트와 함께, 제2 처리액의 증기 또는 제2 처리액이 분해되어 발생하는 증기가 공급되는 경우, 또한 증기·미스트 공급 노즐로부터 공급된 제2 처리액의 미스트가 도중에 제2 처리액의 증기 또는 제2 처리액이 분해되어 발생하는 증기로 변화되어 공급되는 경우도 포함하는 것으로 한다.
본 변형예에서도, 황산 세정액의 액면 근방을 향해, 과산화수소수의 증기를 공급하는 경우에, 기판 표면의 레지스트 잔사가 제거되는 작용 효과는 제3 실시형태와 마찬가지이다.
즉, 종래의 황산과 과산화수소수를 혼합하여 처리조에 저류하는 처리 방법에서는, 과산화수소수 중의 과산화수소의 농도가 높은 경우, 고온에서 식 (3)에 나타내는 화학 반응이 일어나고, 과산화수소가 분해되어 버린다는 문제가 있지만, 본 실시형태에 의하면, 과산화수소를 고온에서 장시간 유지하지 않기 때문에, 공급된 과산화수소는, 바로 식 (5) 및 식 (6)의 화학 반응을 일으켜 카로산을 발생시키게 된다. 또한, 만약에 분해되었다고 해도, 분해되어 발생하는 수증기 및 활성 산소를 공급할 수 있다. 이 때문에, 통상에서는 사용할 수 없는 고온 영역에서, 안정적으로 카로산을 발생시킬 수 있다. 그 결과, 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적으로 제거하는 기판 처리를 행할 수 있다.
또한, 본 변형예에서는, 기판을 제1 처리액에 침지하고(단계 S13), 그 후에 기판을 끌어 올리는 것에 의해, 기판에 상온보다 고온으로 유지된 제1 처리액의 액막을 형성하며(단계 S15), 끌어 올려지는 기판에 있어서 제1 처리액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에, 제2 처리액의 증기를 공급하지만(단계 S16), 기판을 내려 제1 처리액에 침지하는 것에 의해, 기판에 상온보다 고온으로 유지된 제1 처리액의 액막을 형성하고, 내려지는 기판에 있어서 제1 처리액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에, 제2 처리액의 증기를 공급하여도 좋다. 이 경우, 단계 S13은, 처리조에 저류된 고온의 제1 처리액으로부터 기판을 끌어 올리거나 또는 끌어 올린 상태 그대로 유지하는 공정이고, 단계 S15는, 제1 처리액에 기판을 침지하는(내리는) 것에 의해, 기판에 고온으로 유지된 제1 처리액의 액막을 형성하는 공정이며, 단계 S16은, 침지되는(내려지는) 기판에 있어서 제1 처리액의 액면에 접하는 부분 또는 액면 근방에, 제2 처리액의 증기를 공급하는 공정이다.
(제4 실시형태)
본 실시형태는, 제1 처리액으로서 황산을 이용하고, 제2 처리액으로서 과산화수소수를 이용하는 점에서 제2 실시형태와 다르다. 단, 제1 처리액은 황산을 포함하는 것이면 특별히 한정되는 것이 아니고, 제2 처리액은 과산화수소수를 포함하는 것이면 특별히 한정되는 것이 아니다. 그 외의 구성은, 제2 실시형태와 동일하다.
구체적으로, 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법은, 제2 실시형태에 따른 기판 처리 방법과 거의 동일하지만, 본 실시형태에서의 제1 처리액의 온도는, 황산이 증기·미스트 공급 공정에서 공급되는 제2 처리액인 과산화수소수의 증기·미스트와 화학 반응하여 카로산이 효율적으로 발생하는 것이면 좋고, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 예컨대 150℃ 이상으로 함으로써, 기판 상의 레지스트의 잔사를 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서의 단계 S23은, 기판의 제1 처리액으로서 황산의 액막이 형성된 면에, 제2 처리액으로서 과산화수소수를 증기 또는 미스트로 공급하는 공정이다.
여기서, 도 9를 참조하여, 제1 처리액으로서 황산으로 이루어지는 액막을 향해, 제2 처리액으로서 과산화수소수의 증기를 공급하는 경우에, 기판 표면의 레지스트 잔사가 제거되는 작용 효과에 대해서 설명한다.
도 9를 참조하면, 스핀척(61)에 놓이는 웨이퍼(W)의 상면에는, 황산으로 이 루어지는 제1 처리액(1)의 액막이 형성되어 있다. 그리고, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼(W) 상에 공급되는 황산으로 이루어지는 제1 처리액(1)이 상온보다 고온으로 유지되어 있기 때문에, 웨이퍼(W) 상에 형성되는 액막의 온도는, 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 제1 처리액이 유지하고 있는 고온과 같아진다.
이러한 고온으로 유지된 액막이 형성된 기판의 면에 과산화수소수의 증기가 공급되는 경우, 고온으로 기판 표면에 형성된 액막의 황산과, 공급된 과산화수소수의 증기가 반응한다. 고온의 과산화수소수의 증기는, 제3 실시형태에서 설명한 식 (5) 및 식 (6)에 의해 나타내는 화학 반응을 일으키고, 해리되어 활성 산소가 발생되며, 황산과 더 반응하여 키로산을 발생시킨다.
본 실시형태에서도, 상기 식 (5) 및 식 (6)의 화학 반응을 촉진하기 위해, 액막을 고온으로 유지하고, 공급된 과산화수소수는 증기 그대로 액막을 형성하는 황산중에 용존하는 것이 바람직하다. 단 공급되는 과산화수소수 중의 과산화수소는 100℃보다 높은 온도에서는 분해되기 쉬워지기 때문에, 예컨대 70℃∼100℃가 적합하다.
또한, 본 실시형태에서도, 단계 S22의 공정과 단계 S23의 공정을 순서대로 반복하여 행하는 것에 의해, 기판 상에 황산을 포함하는 제1 처리액의 액막을 형성하는 공정과, 액막이 형성된 면에 과산화수소수의 증기 또는 미스트를 공급하는 공정을 교대로 반복하여 행할 수 있다. 웨이퍼(W)의 표면에 제1 처리액(1)을 공급하고, 웨이퍼(W)의 표면에 제1 처리액의 액막을 형성하는 공정과, 웨이퍼(W)의 표면에 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급하는 공정을 순차 반복하여 행함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 접촉하여 화학 반응한 반응성이 약해진 제1 처리액(1)을 미반응의 신규 제1 처리액(1)으로 빈번하게 치환할 수 있기 때문에, 예컨대 카로산의 농도 등 기판 처리에 유효한 성분의 농도를 계속해서 일정하게 유지할 수 있다. 이하의 공정은, 제2 실시형태에 따른 기판 처리 방법과 동일하다.
(제4 실시형태의 변형예)
본 변형예에 따른 기판 처리 방법은, 제4 실시형태에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 있어서, 기판 상에 상온보다 고온으로 유지된 제1 처리액을 도포하는 대신에, 상온보다 고온으로 유지된 기판 상에 제1 처리액을 도포하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 변형예에서는, 상온보다 고온으로 유지한 과산화수소수의 증기 또는 미스트를 황산으로 이루어지는 제1 처리액의 액막이 형성된 기판 상에 공급하는 대신에, 스핀척(61a)에 온도 제어 기구(61b)를 설치하고, 스핀척(61a)으로부터의 열전달에 의해 스핀척(61a)에 놓이는 기판의 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 변형예에 따른 기판 처리 방법은, 제2 실시형태의 변형예에 따른 기판 처리 방법과 거의 동일하며, 이하에서는 제2 실시형태의 변형예와 다른 점만을 설명한다.
본 변형예에서의 단계 S33은, 기판의 제1 처리액으로서 황산의 액막이 형성된 면에, 제2 처리액으로서 과산화수소수를 증기 또는 미스트로 공급하는 공정이고, 제4 실시형태에서의 단계 S23과 동일한 공정이다.
본 변형예에서도, 기판에 있어서 고온으로 유지된 액막이 형성된 면에 과산 화수소수의 증기가 공급되고, 과산화수소수에 의해 발생된 활성 산소가 기판 표면에서 황산과 반응하여 카로산이 발생하기 때문에, 고온에서 분해되기 쉬운 과산화수소수를 사용하면서도, 반응 속도가 크며, 기판 표면의 레지스트 잔사를 효율적으로 제거하는 기판 처리를 행할 수 있다.
이상, 본 발명이 바람직한 실시형태에 대해서 기술했지만, 본 발명은 이러한 특정 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 특허청구범위 내에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서, 여러 변형·변경이 가능하다.
특히, 상기 실시예에서는, 처리하는 기판으로서 반도체 웨이퍼를 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, LCD 기판, 유리 기판, 세라믹 기판 등을 기판으로 하여 처리하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1, 제3 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 제1, 제3 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 사시도.
도 3은 본 발명의 제1, 제3 실시형태에 따른 기판 처리 방법의 각 공정의 순서를 설명하기 위한 흐름도.
도 4a는 본 발명의 제1, 제3 실시형태에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이며, 각 공정에서의 처리 용기 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도 (1).
도 4b는 본 발명의 제1, 제3 실시형태에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이며, 각 공정에서의 처리 용기 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도 (2).
도 4c는 본 발명의 제1, 제3 실시형태에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이며, 각 공정에서의 처리 용기 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도 (3).
도 5는 본 발명의 제1, 제3 실시형태에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이며, 끌어 올려지는 기판에 있어서 처리조에 저류된 제1 세정액의 액면 근방에, 제2 처리액의 증기·미스트가 공급되는 모습을 모식적으로 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 제2, 제4 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 모식 적으로 도시하는 개략 구성도.
도 7은 본 발명의 제2, 제4 실시형태에 따른 기판 처리 방법의 각 공정 순서를 설명하기 위한 흐름도.
도 8은 본 발명의 제2, 제4 실시형태에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이며, 각 공정에서의 컵 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도.
도 9는 본 발명의 제2, 제4 실시형태에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이며, 기판에 있어서 제1 처리액의 액막이 형성된 면에, 제2 처리액의 증기·미스트가 공급되는 모습을 모식적으로 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 제2, 제4 실시형태의 변형예에 따른 기판 처리 방법의 각 공정의 순서를 설명하기 위한 흐름도.
도 11은 본 발명의 제2, 제4 실시형태의 변형예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이며, 각 공정에서의 컵 안의 모습을 모식적으로 도시하는 개략 단면도.
도 12는 일반적인 기판 처리 장치의 구성을 도시하는 개략 구성도.
도 13은 과산화수소수에 대한 황산의 비율(몰비)을 횡축, 카로산의 생성율을 종축으로 하는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
5: 처리 용기
10: 처리조
10a, 11a, 67: 배액구
11: 외부 조
12, 53: 드레인 밸브
13, 52, 54: 드레인관
17: 메시
18: 제1 처리액 취출관
19: 비저항값 검출기
20: 제1 처리액 수용 탱크
24a: 상한 센서
24b: 하한 센서
24c: 적량 센서
26: 공급관
26a: 순수 공급 배관, 과산화수소수 공급 배관
28: 공급 노즐
29, 63g, 64f: 개폐 밸브
30: 웨이퍼 보트
31: 기판 승강 기구
32: 부착 부재
32a: 볼트
33: 지지 부재
34: 중앙 유지봉
35: 측부 유지봉,
34a, 35a: 유지 홈
40, 64a: 증기·미스트 공급 노즐(증기·미스트 공급 수단)
40a, 42a, 50a: 노즐 본체
40b, 42b, 50b: 노즐 구멍
42: 제트 노즐
43: 순환 관로
44: 펌프
45: 댐퍼
46, 63e, 64e: 필터
47, 49, 51: 전환 밸브
49a: 제1 처리액 공급원
61, 61a: 스핀 척
62: 모터
63: 처리액 공급 수단
63a: 처리액 공급 노즐
63b: 처리액 공급원
63c: 처리액 공급관로
63d: 처리액 공급 펌프
63f, 64g: 온도 컨트롤러
64: 증기·미스트 공급 수단
64b: 증기·미스트 공급원
64c: 증기·미스트 공급관로
64d: 유량 컨트롤러
65: CPU(제어 수단)
66: 컵
68: 배기구
69a, 69b: 이동 기구

Claims (22)

  1. 황산을 포함하는 제1 처리액 및 물로 이루어지는 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
    기판의 적어도 한쪽 면에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액의 액막을 형성하는 액막 형성 수단과,
    상기 기판에 있어서 상기 제1 처리액의 액막이 형성된 면에, 상기 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급하는 증기·미스트 공급 수단
    을 포함하고,
    상기 액막 형성 수단은,
    상기 제1 처리액을 상온보다 고온의 상태로 저류하는 처리조와,
    상기 처리조의 위쪽에 배치되고, 상기 제1 처리액 및 상기 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 처리 용기와,
    상기 처리조와 상기 처리 용기 사이에서 기판을 승강시키는 기판 승강 기구
    를 포함하며, 상기 기판 승강 기구에 의해 기판을 상기 처리조로부터 끌어 올리거나 또는 상기 처리조에 침지시킬 때에, 상기 증기·미스트 공급 수단이, 상기 기판에 있어서 상기 처리조에 저류된 상기 제1 처리액의 액면 근방에, 상기 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 처리조로부터 오버플로된 상기 제1 처리액을 받아들이는 외부 조와,
    상기 외부 조로부터 상기 제1 처리액을 회수하고, 다시 상기 처리조에 공급하는 처리액 순환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 증기·미스트 공급 수단은, 상기 처리 용기의 내부에 있어서 상기 처리조에 저류된 상기 제1 처리액의 액면 근방에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 처리 용기의 내부에 설치되고, 상기 처리 용기 안에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 불활성 가스 공급 수단은, 상기 증기·미스트 공급 수단의 위쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 황산을 포함하는 제1 처리액 및 물로 이루어지는 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서,
    기판의 적어도 한쪽 면에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과,
    상기 기판에 있어서 상기 제1 처리액의 액막이 형성된 면에, 상기 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급하는 증기·미스트 공급 공정
    을 포함하고,
    상기 액막 형성 공정은,
    기판을 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액에 침지하거나 또는 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액으로부터 끌어 올리는 것에 의해, 상기 기판에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액의 액막을 형성하고,
    상기 증기·미스트 공급 공정은,
    상기 기판에 있어서 상기 제1 처리액의 액면 근방에, 상기 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 기밀 가능하게 기판을 처리하는 처리 용기 안에 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 처리액의 증기 또는 미스트를 공급하는 증기·미스트 공급부보다 위쪽으로부터 상기 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 황산을 포함하는 제1 처리액 및 과산화수소수를 포함하는 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
    상기 제1 처리액을 상온보다 고온의 상태로 저류하는 처리조와,
    상기 처리조 위쪽에 배치되고, 상기 제1 처리액 및 상기 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 처리 용기와,
    상기 처리조와 상기 처리 용기 사이에서 기판을 승강시키는 기판 승강 기구와,
    상기 기판 승강 기구에 의해 기판을 상기 처리조로부터 끌어 올리거나 또는 상기 처리조에 침지시킬 때에, 상기 기판에 있어서 상기 처리조에 저류된 상기 제1 처리액의 액면 근방에, 상기 제2 처리액의 미스트를 공급하는 미스트 공급 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 처리조로부터 오버플로된 상기 제1 처리액을 받아들이는 외부 조와,
    상기 외부 조로부터 상기 제1 처리액을 회수하고, 다시 상기 처리조에 공급하는 처리액 순환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 미스트 공급 수단은, 상기 처리 용기의 내부에 있어서 상기 처리조에 저류된 상기 제1 처리액의 액면 근방에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 처리 용기의 내부에 설치되고, 상기 처리 용기 안에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 불활성 가스 공급 수단은, 상기 미스트 공급 수단의 위쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 황산을 포함하는 제1 처리액 및 과산화수소수를 포함하는 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서,
    상기 제1 처리액을 저류하는 처리조와 그 처리조의 위쪽에 배치되고 상기 제1 처리액 및 제2 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 처리 용기 사이에서 기판을 승강시키는 승강 기구에 의해, 기판을 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액에 침지하거나 또는 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액으로부터 끌어 올리는 것에 의해, 상기 기판에 상온보다 고온으로 유지된 상기 제1 처리액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과,
    제2 처리액의 미스트를 공급하는 미스트 공급부에 의해 상기 기판에 있어서 상기 제1 처리액의 액면 근방에, 상기 제2 처리액의 미스트를 공급하는 미스트 공급 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  21. 제20항에 있어서, 기밀 가능하게 기판을 처리하는 상기 처리 용기 안에 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제2 처리액의 미스트를 공급하는 미스트 공급부보다 위쪽으로부터 상기 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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