KR101464614B1 - 액처리 장치, 액처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

무기막과 금속막이 적층된 피처리체를 처리하는 경우에 볼록 형상부가 도괴되는 것을 방지한다. 액처리 장치는, 본체부(Wi)와, 본체부(Wi)에 형성된 복수의 볼록 형상부(Wm)를 가지고, 무기막과 금속막이 적층된 피처리체(W)를 처리한다. 액처리 장치는, 피처리체(W)의 본체부(Wi)를 지지하는 지지부(50)와, 지지부(50)에 의해 지지된 피처리체(W)로 소수화액을 공급하는 소수화액 공급 기구(30)와, 소수화액 공급 기구(30)에 의해 소수화액이 공급된 후의 피처리체(W)로 린스액을 공급하는 린스액 공급부(22)를 구비하고 있다. 소수화액 공급 기구(30)는, 무기막을 소수화시키기 위한 제 1 소수화액을 피처리체(W)로 공급하는 제 1 소수화액 공급부(32)와, 금속막을 소수화시키기 위한 제 2 소수화액을 피처리체(W)로 공급하는 제 2 소수화액 공급부(37)를 가지고 있다.

Description

액처리 장치, 액처리 방법 및 기억 매체{LIQUID PROCESSING APPARATUS, LIQUID PROCESSING METHOD AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은 본체부와, 본체부에 형성된 복수의 볼록 형상부를 가지는 피처리체를 처리하는 액처리 장치, 액처리 방법 및 기억 매체에 관한 것이다.
종래부터, 기판 본체부(본체부)의 표면 측에 미세한 복수의 돌출 라인(볼록 형상부)이 미세 패턴으로서 형성된 반도체 기판(피처리체)에 순수 등의 린스액 처리를 실시하는 공정과, 당해 반도체 기판에 대하여 린스액 처리를 실시한 후에 건조 처리를 실시하는 공정을 가지는 액처리 방법이 알려져 있다. 그러나, 이와 같은 액처리 방법을 이용한 경우에는 반도체 기판으로 공급된 린스액을 건조시킬 때에 기판 본체부 상에 형성된 돌출 라인 간에 린스액의 표면 장력이 작용하여, 인접하는 돌출 라인끼리가 끌어당겨져 도괴(倒壞)되는 경우가 있다.
이와 같은 돌출 라인의 도괴를 방지하기 위하여, 반도체 기판에 대하여 린스액 처리를 실시하기 전에 미세 패턴으로서의 돌출 라인에 대하여 소수화액(疎水化液)을 공급하는 소수성화 처리를 실시하는 것이 시험되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
일본특허공개공보 평7-273083호
그러나, 이러한 소수화액을 공급하는 경우에도, 반도체로 이루어지는 돌출 라인(볼록 형상부) 간에 작용하는 표면 장력을 억제할 수 있을 뿐이고, 무기막과 금속막이 적층된 피처리체를 처리하는 경우에는, 금속막 간 및 무기막과 금속막의 사이 간에 작용하는 표면 장력을 억제할 수 없다.
본 발명은 이러한 점을 고려하여 이루어진 것으로, 무기막과 금속막이 적층된 피처리체를 처리하는 경우에도 볼록 형상부가 도괴되는 것을 방지할 수 있는 액처리 장치, 액처리 방법 및 기억 매체를 제공한다.
본 발명에 따른 액처리 장치는, 본체부와, 상기 본체부에 형성된 복수의 볼록 형상부를 가지고, 무기막과 금속막이 적층된 피처리체를 처리하는 액처리 장치로서, 상기 피처리체의 상기 본체부를 지지하는 지지부와, 상기 지지부에 의해 지지된 상기 피처리체로 소수화액을 공급하는 소수화액 공급 기구와, 상기 소수화액 공급 기구에 의해 소수화액이 공급된 후의 상기 피처리체로 린스액을 공급하는 린스액 공급부를 구비하고, 상기 소수화액 공급 기구가, 상기 무기막을 소수화시키기 위한 제 1 소수화액을 상기 피처리체로 공급하는 제 1 소수화액 공급부와, 상기 금속막을 소수화시키기 위한 제 2 소수화액을 상기 피처리체로 공급하는 제 2 소수화액 공급부를 가지고 있다.
본 발명에 따른 액처리 방법은, 본체부와, 상기 본체부에 형성된 복수의 볼록 형상부를 가지고, 무기막과 금속막이 적층된 피처리체를 처리하는 액처리 방법으로서, 지지부에 의해 상기 피처리체의 상기 본체부를 지지하는 공정과, 상기 지지부에 의해 지지된 상기 피처리체로 상기 무기막을 소수화시키기 위한 제 1 소수화액을 공급하는 공정과, 상기 지지부에 의해 지지된 상기 피처리체로 상기 금속막을 소수화시키기 위한 제 2 소수화액을 공급하는 공정과, 제 1 소수화액과 제 2 소수화액이 공급된 후의 상기 피처리체로 린스액을 공급하는 공정을 구비하고 있다.
본 발명에 따른 기억 매체는, 액처리 장치에 액처리 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체로서, 상기 액처리 방법은, 본체부와, 상기 본체부에 형성된 복수의 볼록 형상부를 가지고, 무기막과 금속막이 적층된 피처리체를 처리하는 방법으로서, 지지부에 의해 상기 피처리체의 상기 본체부를 지지하는 공정과, 상기 지지부에 의해 지지된 상기 피처리체로 상기 무기막을 소수화시키기 위한 제 1 소수화액을 공급하는 공정과, 상기 지지부에 의해 지지된 상기 피처리체로 상기 금속막을 소수화시키기 위한 제 2 소수화액을 공급하는 공정과, 제 1 소수화액과 제 2 소수화액이 공급된 후의 상기 피처리체로 린스액을 공급하는 공정을 가진다.
본 발명에 따르면, 제 1 소수화액에 의해 무기막이 소수화되고, 제 2 소수화액에 의해 금속막이 소수화되므로, 무기막과 금속막이 적층된 피처리체를 처리하는 경우에도 볼록 형상부가 도괴되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액처리 장치의 구성을 도시한 측방 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액처리 장치의 구성을 도시한 상방 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에서의 액처리 방법에 따른 작용 효과를 설명하기 위한 측방 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액처리 방법의 순서의 일부를 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 변형예에 따른 액처리 방법의 순서의 일부를 나타낸 순서도이다.
도 6은 표 1에서 나타낸 실험 결과를 설명하기 위한 측방 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 이용되는 피처리 기판의 다른 태양을 도시한 측방 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에서 이용되는 피처리 기판의 또 다른 태양을 도시한 측방 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 종래의 액처리 방법을 이용하여 피처리 기판을 처리한 태양을 도시한 측방 단면도이다.
실시예
이하, 본 발명에 따른 액처리 장치 및 액처리 방법의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 여기서, 도 1 내지 도 8은 본 발명의 실시예를 도시한 도면이다.
본 실시예의 액처리 장치는, 무기막으로 이루어지는 기판 본체부(본체부)(Wi)와, 당해 기판 본체부(Wi)에 형성된 복수의 볼록 형상부(Wm)를 가지는 피처리 기판(피처리체)(W)을 처리하기 위하여 이용된다(도 3a 및 3b 참조). 이 중 볼록 형상부(Wm)는 무기막과 성질이 다른 이질막(본 실시예에서는 금속막)으로 이루어져 있고, 무기막인 기판 본체부(Wi)와 금속막인 볼록 형상부(Wm)가 적층된 구성으로 이루어져 있다. 또한, 이 볼록 형상부(Wm)는 소정의 패턴으로 기판 본체부(Wi)에 형성되어 있다.
그런데, 기판 본체부(Wi)를 구성하는 무기막의 재료로서는, 예를 들면 Si, SiO2, SiN 등을 들 수 있고, 볼록 형상부(Wm)를 구성하는 금속막의 재료로서는, 예를 들면 TiN(티타늄 질화막), W(텅스텐), Hf(하프늄) 등을 들 수 있는데, 이들에 한정되지는 않는다. 또한, 이러한 피처리 기판(W)으로서는 반도체 웨이퍼 등의 반도체 기판을 예로 들 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 액처리 장치는 피처리 기판(W)의 기판 본체부(Wi)를 보지(保持)하고 또한 지지하는 지지부(50)를 가지고 또한 중공 구조로 된 지지 플레이트(51)와, 지지 플레이트(51)의 하면에 연결되어 상하 방향으로 연장되고 또한 중공 구조로 된 회전축(52)과, 지지 플레이트(51)의 중공 내에 배치되고 또한 피처리 기판(W)의 이면(하면)에 접촉 가능한 리프트핀(55a)을 가지는 리프트핀 플레이트(55)와, 리프트핀 플레이트(55)의 하면에 연결되어 회전축(52)의 중공 내에서 상하 방향으로 연장되는 리프트축(56)과, 리프트축(56)을 상하 방향으로 이동시키는 리프트 구동부(45)를 구비하고 있다. 또한, 지지 플레이트(51)의 주연부 바깥쪽에는, 지지부(50)에 의해 지지된 피처리 기판(W)의 주연부와 그 경사 상방을 덮기 위한 컵(59)이 설치되어 있다. 또한, 도 1에서는 리프트핀(55a)이 1 개만 도시되어 있지만, 본 실시예에서 실제로는 리프트핀 플레이트(55)에 3 개의 리프트핀(55a)이 설치되어 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 액처리 장치는 회전축(52)의 주연부 바깥쪽에 배치된 풀리(pulley)(43)와, 이 풀리(43)에 구동 벨트(42)를 거쳐 구동력을 부여하는 모터(41)를 가지는 회전 구동 기구(40)를 추가로 구비하고 있다. 그리고, 이 회전 구동 기구(40)는 모터(41)가 회전축(52)을 회전시킴으로써 지지부(50)를 회전축(52)을 중심으로 회전시켜, 그 결과, 지지부(50)에 의해 보지되어 지지된 피처리 기판(W)을 회전시키도록 구성되어 있다. 또한, 회전축(52)의 주연부 바깥쪽에는 베어링(44)이 배치되어 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 액처리 장치는 지지부(50)에 의해 지지된 피처리 기판(W)으로 약액을 공급하는 약액 공급 기구(10)와, 피처리 기판(W)으로 소수화액을 공급하는 소수화액 공급 기구(30)와, 피처리 기판(W)으로 린스액을 공급하는 린스액 공급부(22)와, 피처리 기판(W)으로 치환액을 공급하는 치환액 공급부(27)도 구비하고 있다.
이 중 약액 공급 기구(10)는 약액을 공급하는 약액 공급부(12)와, 약액 공급부(12)로부터 공급된 약액을 안내하는 약액 공급관(13)과, 당해 약액 공급관(13)의 일부가 통과하는 액공급 암(5)과, 당해 액공급 암(5)의 단부(端部)에 설치된 액공급 노즐(14)을 가지고 있다. 또한, 본 실시예에서 이용되는 약액으로는, 예를 들면 황산 과산화수소, 암모니아 과산화수소, 희석 불산 등을 들 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 린스액 공급부(22)에는, 당해 린스액 공급부(22)로부터 공급된 린스액을 안내하는 린스액 공급관(23)이 연결되고, 당해 린스액 공급관(23)의 단부에는 액공급 노즐(14)이 연결되어 있다. 또한, 치환액 공급부(27)에는 당해 치환액 공급부(27)로부터 공급된 치환액을 안내하는 치환액 공급관(28)이 연결되고, 당해 치환액 공급관(28)의 단부에는 치환액 공급 노즐(24)이 연결되어 있다. 또한, 린스액 공급관(23)의 일부와 치환액 공급관(28)의 일부는 액공급 암(5) 내를 통과하고 있다. 한편, 본 실시예에서 이용되는 린스액으로는, 예를 들면 순수(DIW: De-Ionized Water)를 이용할 수 있고, 치환액으로서는, 예를 들면 IPA(이소프로필 알코올) 등의 양친매성(兩親媒性)액을 이용할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 소수화액 공급 기구(30)는 무기막인 기판 본체부(Wi)를 소수화시키기 위한 제 1 소수화액을 피처리 기판(W)으로 공급하는 제 1 소수화액 공급 기구(31)를 가지고 있다. 그리고, 이 제 1 소수화액 공급 기구(31)는 제 1 소수화액을 공급하는 제 1 소수화액 공급부(32)와, 제 1 소수화액 공급부(32)로부터 공급된 제 1 소수화액을 안내하는 제 1 소수화액 공급관(33)과, 당해 제 1 소수화액 공급관(33)의 일부가 통과하는 액공급 암(5)과, 제 1 소수화액 공급관(33)에 연결되고 또한 액공급 암(5)의 단부에 설치된 제 1 소수화액 공급 노즐(34)을 가지고 있다. 또한, 본 실시예에서 이용되는 제 1 소수화액으로는, 예를 들면 디메틸아미노트리메틸실란(TMSDMA), 디메틸(디메틸아미노)실란(DMSDMA), 1, 1, 3, 3 - 테트라메틸디실란(TMDS), 헥사메틸디실라잔(HMDS) 등의 시릴화제 또는 불소 폴리머 약액 등을 이용할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 소수화액 공급 기구(30)는 금속막(이질막)인 볼록 형상부(Wm)를 소수화시키기 위한 제 2 소수화액을 피처리 기판(W)으로 공급하는 제 2 소수화액 공급 기구(36)도 가지고 있다. 그리고, 이 제 2 소수화액 공급 기구(36)는 제 2 소수화액을 공급하는 제 2 소수화액 공급부(37)와, 제 2 소수화액 공급부(37)로부터 공급된 제 2 소수화액을 안내하는 제 2 소수화액 공급관(38)과, 당해 제 2 소수화액 공급관(38)의 일부가 통과하는 액공급 암(5)과, 제 2 소수화액 공급관(38)에 연결되고 또한 액공급 암(5)의 단부에 설치된 제 2 소수화액 공급 노즐(39)을 가지고 있다. 또한, 본 실시예에서 이용되는 제 2 소수화액으로는, 예를 들면 계면활성제 등을 이용할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 액처리 장치는 액공급 암(5)을 요동축(5a)을 중심으로 수평 방향(회전축(52)에 직교하는 방향)으로 요동시키는 액공급 암 이동부(65)를 가지고 있다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 액처리 장치는 당해 액처리 장치를 제어하는 제어부(62)도 구비하고 있다.
한편, 본 실시예에서는, 후술하는 액처리 방법을 액처리 장치에 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램이 기억 매체(61)에 저장되어 있다(도 1 참조). 그리고, 액처리 장치는 당해 기억 매체(61)를 판독 가능한 컴퓨터(60)도 구비하고 있다. 그리고, 제어부(62)는 컴퓨터(60)로부터의 신호를 전달 받아 액처리 장치(보다 구체적으로는, 약액 공급 기구(10), 린스액 공급부(22), 치환액 공급부(27), 소수화액 공급 기구(30), 회전 구동 기구(40) 및 리프트 구동부(45))를 제어하도록 구성되어 있다. 또한, 본원에서 기억 매체(61)란, 예를 들면 CD, DVD, MD, 하드 디스크, RAM 등을 의미하고 있다.
이어서, 이러한 구성으로 이루어지는 본 실시예의 작용에 대하여 서술한다.
먼저, 리프트 구동부(45)에 의해 리프트핀 플레이트(55)가 상방 위치(반송 로봇(도시하지 않음)이 피처리 기판(W)을 전달하는 위치)에 위치 조정된다(상방 위치 조정 공정). 이 때, 액공급 암(5)은 지지 플레이트(51)의 상방으로부터 이격된 위치에 위치 조정되어 있다.
이어서, 리프트핀 플레이트(55)의 3 개의 리프트핀(55a)에 의해 반송 로봇으로부터 피처리 기판(W)이 수취되고, 당해 리프트핀(55a)에 의해 피처리 기판(W)의 이면(하면)이 지지된다(수취 공정).
이어서, 리프트 구동부(45)에 의해 리프트핀 플레이트(55)가 하방 위치(피처리 기판(W)이 약액 등에 의해 처리되는 위치)에 위치 조정된다(하방 위치 조정 공정)(도 1 참조).
이와 같이, 리프트핀 플레이트(55)가 하방 위치에 위치 조정되는 동안에, 지지 플레이트(51)의 지지부(50)에 의해 피처리 기판(W)의 기판 본체부(Wi)가 보지되고 또한 지지된다(지지 공정)(도 1 참조). 이 때, 피처리 기판(W)은 볼록 형상부(Wm)가 상방에 위치하고 기판 본체부(Wi)가 하방에 위치하도록 되어 있다(도 3a 및 3b 참조). 또한, 이 때, 액공급 암 이동부(65)에 의해 액공급 암(5)이 요동축(5a)을 중심으로 수평 방향으로 이동되어, 피처리 기판(W)의 상방으로 액공급 암(5)이 이동하게 된다.
이어서, 모터(41)에 의해 회전축(52)이 회전 구동됨으로써, 지지 플레이트(51)의 지지부(50)에 의해 보지되어 지지된 피처리 기판(W)이 회전된다(회전 공정)(도 2의 화살표(A) 참조). 그리고, 이와 같이 피처리 기판(W)이 회전하고 있는 동안에 이하의 공정이 행해진다.
먼저, 약액 공급 기구(10)에 의해 피처리 기판(W)으로 약액이 공급된다(약액 공급 공정(91))(도 2 및 도 4 참조).
이어서, 린스액 공급부(22)로부터 약액 공급 기구(10)에 의해 약액이 공급된 후의 피처리 기판(W)의 표면으로 피처리 기판(W)의 볼록 형상부(Wm)를 액면으로부터 노출시키지 않은 상태로 린스액이 공급된다(린스액 공급 공정(92))(도 2 및 도 4 참조). 이와 같이 린스액을 피처리 기판(W)으로 공급함으로써, 피처리 기판(W)에서의 약액의 반응을 정지시킬 수 있다.
이어서, 치환액 공급부(27)로부터 린스액 공급부(22)에 의해 린스액이 공급된 후의 피처리 기판(W)의 표면으로 피처리 기판(W)의 볼록 형상부(Wm)를 액면으로부터 노출시키지 않은 상태로 린스액을 제 1 소수화액으로 치환시키기 위한 치환액이 공급된다(치환액 공급 공정(93a))(도 2 및 도 4 참조).
이어서, 소수화액 공급 기구(30)의 제 1 소수화액 공급 기구(31)로부터 치환액 공급부(27)에 의해 치환액이 공급된 후의 피처리 기판(W)의 표면으로 피처리 기판(W)의 볼록 형상부(Wm)를 액면으로부터 노출시키지 않은 상태로 제 1 소수화액이 공급된다(제 1 소수화액 공급 공정(95))(도 2 및 도 4 참조). 이 때, 무기막인 기판 본체부(Wi)의 표면에 제 1 소수화액이 부착되어, 기판 본체부(Wi)가 소수화되게 된다. 또한, 본 실시예에서는 피처리 기판(W)으로 제 1 소수화액을 공급하기 전에 제 1 소수화액이 용해되기 쉬운 치환액을 공급하고 있으므로, 보다 효율적으로 기판 본체부(Wi)를 소수화시킬 수 있다.
이어서, 치환액 공급부(27)로부터 피처리 기판(W)의 볼록 형상부(Wm)를 액면으로부터 노출시키지 않은 상태로 제 1 소수화액을 린스액으로 치환시키기 위한 치환액이 공급된다(치환액 공급 공정(93b))(도 2 및 도 4 참조).
이어서, 린스액 공급부(22)로부터 피처리 기판(W)의 볼록 형상부(Wm)를 액면으로부터 노출시키지 않은 상태로 린스액이 공급된다(린스액 공급 공정(96a))(도 2 및 도 4 참조). 이와 같이 치환액을 공급한 후에 린스액을 공급함으로써, 기판 본체부(Wi)의 표면에 부착되지 않고 남은 제 1 소수화액을 치환액에 용해시킨 후 린스액에 의해 세정시킬 수 있다. 이 때문에, 남은 제 1 소수화액을 확실하게 제거할 수 있다.
이어서, 소수화액 공급 기구(30)의 제 2 소수화액 공급 기구(36)로부터 린스액 공급부(22)에 의해 린스액이 공급된 후의 피처리 기판(W)의 표면으로, 피처리 기판(W)의 볼록 형상부(Wm)를 액면으로부터 노출시키지 않은 상태로 제 2 소수화액이 공급된다(제 2 소수화액 공급 공정(97))(도 2 및 도 4 참조). 이 때, 금속막(이질막)인 볼록 형상부(Wm)의 표면에 제 2 소수화액이 부착되어, 볼록 형상부(Wm)가 소수화되게 된다.
이어서, 린스액 공급부(22)로부터 피처리 기판(W)의 볼록 형상부(Wm)를 액면으로부터 노출시키지 않은 상태로 린스액이 공급된다(린스액 공급 공정(96b))(도 2 및 도 4 참조). 이와 같이 제 2 소수화액을 공급한 후에 린스액을 공급함으로써, 볼록 형상부(Wm)의 표면에 부착되지 않고 남은 제 2 소수화액을 세정시킬 수 있다.
이어서, 린스액 공급부(22)로부터의 린스액의 공급이 정지되고, 그 후 모터(41)의 회전 속도가 높아져 피처리 기판(W)이 건조된다(건조 공정(99)). 이 결과 피처리 기판(W)이 린스액의 액면으로부터 노출되게 되는데, 볼록 형상부(Wm)와 기판 본체부(Wi)의 각각이 린스액에 대하여 소수화되어 있으므로, 후술하는 바와 같이, 볼록 형상부(Wm) 간 또는 볼록 형상부(Wm)와 기판 본체부(Wi) 간에 작용하는 표면 장력을 저하시킬 수 있고, 나아가서는 볼록 형상부(Wm)가 도괴(倒壞)되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 피처리 기판(W)이 회전되어 건조되고 있는 동안에, 액공급 암 이동부(65)에 의해 액공급 암(5)이 요동축(5a)을 중심으로 수평 방향으로 이동되어, 피처리 기판(W)의 상방으로부터 이격된 위치로 액공급 암(5)이 이동된다.
이어서, 모터(41)의 회전이 정지되고, 피처리 기판(W)의 회전이 정지된다(도 1 참조). 이어서, 리프트 구동부(45)에 의해 리프트핀 플레이트(55)가 상방 위치에 위치 조정되고, 리프트핀(55a)에 의해 피처리 기판(W)이 들어 올려진다(상방 위치 조정 공정). 그 후, 반송 로봇에 의해 피처리 기판(W)이 수취되어 반출된다(반출 공정).
이상과 같이, 본 실시예에서는, 볼록 형상부(Wm)가 액면으로부터 노출되지 않고 약액 공급 공정(91), 린스액 공급 공정(92, 96a, 96b), 치환액 공급 공정(93a, 93b), 제 1 소수화액 공급 공정(95) 및 제 2 소수화액 공급 공정(97)의 각각이 행해지므로, 건조 공정(99)이 행해지기 전에 린스액의 공급이 정지될 때까지 볼록 형상부(Wm) 간에 표면 장력이 작용하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 무기막인 기판 본체부(Wi)가 제 1 소수화액에 의해 소수화되고, 또한 금속막(이질막)인 볼록 형상부(Wm)가 제 2 소수화액에 의해 소수화되어 있으므로, 린스액의 공급이 정지된 후에도 볼록 형상부(Wm)를 도괴시키고자 하는 힘(F)을 매우 저하시킬 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 볼록 형상부(Wm)간에 린스액(R)이 존재하는 경우에 볼록 형상부(Wm)를 도괴시키고자 하는 힘(F)은 이하의 식에 의해 도출된다(도 3a 참조).
Figure 112014011266229-pat00001
여기서, γ는 린스액(R)과 볼록 형상부(Wm) 간의 계면 장력을 의미하고, θ(θ1)는 린스액(R)의 볼록 형상부(Wm)의 측면에 대한 경사각을 의미하고, H는 볼록 형상부(Wm) 간의 린스액(R)의 액면 높이를 의미하고, D는 볼록 형상부(Wm)의 깊이의 길이를 의미하고(도시하지 않음), S는 볼록 형상부(Wm) 간의 간격을 의미하고 있다(도 3a 참조). 또한, 볼록 형상부(Wm) 간으로부터 린스액(R)이 없어지기 직전에는(도 3b 참조), 볼록 형상부(Wm)와 기판 본체부(Wi) 간에 힘(F)이 작용하게 된다. 이 경우에는, 볼록 형상부(Wm)의 측면에 대한 경사각(θ1)과 기판 본체부(Wi)의 표면에 대한 경사각(θ2)에 의존하는 힘(F)이 볼록 형상부(Wm)와 기판 본체부(Wi) 간에 작용하게 된다.
도 9a 내지 9c에 도시한 피처리 기판(W)과 같이, 볼록 형상부(Wm)의 측면이 소수화되어 있지 않은 경우에는, 린스액(R)이 볼록 형상부(Wm)로 끌어당겨짐으로써, 도 9a에 도시한 바와 같이, 경사각(θ1)이 작아진다(cosθ1이 커진다). 이 결과, 볼록 형상부(Wm)를 도괴시키고자 하는 힘(F)이 커져, 볼록 형상부(Wm)가 도괴된다(도 9c 참조).
이에 반해, 본 실시예에서는 금속막(이질막)인 볼록 형상부(Wm)가 제 2 소수화액에 의해 소수화되어 있으므로, 피처리 기판(W)이 건조되어 가는 과정에서 린스액(R)의 볼록 형상부(Wm)의 측면에 대한 경사각(θ1)을 90° 근방으로 유지할 수 있어(도 3a 참조), 힘(F)을 저하시킬 수 있다. 이 때문에 볼록 형상부(Wm)가 도괴되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 무기막인 기판 본체부(Wi)가 제 1 소수화액에 의해 소수화되어 있으므로, 피처리 기판(W)이 완전히 건조되기 직전에 볼록 형상부(Wm)와 기판 본체부(Wi) 간에 작용하는 표면 장력을 저하시킬 수 있다. 즉, 도 9a 내지 9c에 도시한 피처리 기판(W)과 같이, 기판 본체부(Wi)가 소수화되어 있지 않은 경우에는, 린스액(R)의 볼록 형상부(Wm)의 측면에 대한 경사각(θ1)뿐만 아니라 린스액(R)의 기판 본체부(Wi)의 표면에 대한 경사각(θ2)도 작아져(도 9b 참조), 볼록 형상부(Wm)와 기판 본체부(Wi) 간에 작용하는 표면 장력이 커진다. 이 때문에, 결과적으로 볼록 형상부(Wm)를 도괴시키고자 하는 힘(F)이 커져, 볼록 형상부(Wm)가 도괴된다(도 9c 참조). 이에 반해, 본 실시예에서는 볼록 형상부(Wm)뿐만 아니라 기판 본체부(Wi)도 소수화되어 있으므로, 린스액(R)의 볼록 형상부(Wm)의 측면에 대한 경사각(θ1)을 90° 근방으로 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 린스액(R)의 기판 본체부(Wi)의 표면에 대한 경사각(θ2)도 90° 근방으로 유지할 수 있다(도 3b 참조). 이 때문에, 볼록 형상부(Wm)와 기판 본체부(Wi) 간에서 린스액(R)을 개재하여 작용하는 힘(F)을 저하시킬 수 있어, 볼록 형상부(Wm)가 도괴되는 것을 방지할 수 있다.
상기에서는 제 1 소수화액 공급 공정(95) 후에 제 2 소수화액 공급 공정(97)이 행해지는 태양을 이용하여 설명했지만, 이에 한정되지는 않고, 제 2 소수화액 공급 공정(97) 후에 제 1 소수화액 공급 공정(95)이 행해져도 좋다. 보다 구체적으로는, 약액 공급 공정(91)과 건조 공정(99) 간에서, 도 5에 도시한 바와 같이, 린스액 공급 공정(96a), 제 2 소수화액 공급 공정(97), 린스액 공급 공정(96b), 치환액 공급 공정(93a), 제 1 소수화액 공급 공정(95), 치환액 공급 공정(93b) 및 린스액 공급 공정(98)을 차례로 행해도 좋다.
이 경우에도, 무기막인 기판 본체부(Wi)를 제 1 소수화액에 의해 소수화시키고, 또한 금속막(이질막)인 볼록 형상부(Wm)를 제 2 소수화액에 의해 소수화시킬 수 있으므로, 린스액의 공급이 정지된 후에도 볼록 형상부(Wm)를 도괴시키고자 하는 힘(F)을 매우 저하시킬 수 있다.
또한, 표 1은 피검사체(T)에 대하여 아무것도 실시하지 않은 경우(미처리의 경우)와, 제 2 소수화액 공급 공정(97)만을 행한 경우와, 제 1 소수화액 공급 공정(95)만을 행한 경우와, 제 1 소수화액 공급 공정(95) 후에 제 2 소수화액 공급 공정(97)을 행한 경우(도 4 참조)와, 제 2 소수화액 공급 공정(97) 후에 제 1 소수화액 공급 공정(95)을 행한 경우(도 5 참조)에서, 당해 피검사체(T) 상에 린스액(R)인 순수(DIW)가 놓여졌을 때에, 당해 피검사체(T)의 표면에 대한 경사각(θ0)을 측정한 결과를 나타내고 있다(도 6 참조). 여기서, 피검사체(T)로는 금속막으로서 이용될 수 있는 TiN(티타늄 나이트라이드) 및 W(텅스텐)와, 무기막으로서 이용될 수 있는 SiO2를 이용하고 있다.
미처리 제 2 소수화액 제 1 소수화액 제 1 소수화액
→ 제 2 소수화액		 제 2 소수화액
→ 제 1 소수화액
TiN 18.0 96.1 21.1 94.3 67.7
W 28.2 100.0 18.7 91.9 77.4
SiO2 5.4 5.2 92.3 90.4 91.6
상술한 표 1의 결과로부터도 이해되는 바와 같이, 제 2 소수화액 공급 공정(97)만을 행한 경우에는 무기막(SiO2)에 대한 경사각이 작아진다. 한편, 제 1 소수화액 공급 공정(95)만을 행한 경우에는 금속막(TiN 및 W)에 대한 경사각이 작아진다.
이에 반해, 제 2 소수화액 공급 공정(97) 후에 제 1 소수화액 공급 공정(95)을 행한 경우에는, 무기막(SiO2)에 대한 경사각(θ0)이 90°에 매우 가까워졌을 뿐만 아니라, 금속막(TiN 및 W)에 대해서도 경사각(θ0)이 어느 정도 커져, 뛰어난 효과를 발휘하였다. 또한, 제 1 소수화액 공급 공정(95) 후에 제 2 소수화액공급 공정(97)을 행한 경우에는, 무기막(SiO2)에 대한 경사각(θ0)이 90°에 매우 가까워졌을 뿐만 아니라, 금속막(TiN 및 W)에 대해서도 경사각(θ0)이 90°에 매우 가까워져, 보다 뛰어난 효과를 발휘하였다.
또한, 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 2 소수화액 공급 공정(97) 후에 제 1 소수화액 공급 공정(95)을 행한 경우보다 제 1 소수화액 공급 공정(95) 후에 제 2 소수화액 공급 공정(97)을 행한 경우가 우수하다. 이 이유로서는, 제 2 소수화액이 제 1 소수화액보다 반응성이 약한 것으로 생각된다. 즉, 제 2 소수화액을 먼저 공급하면, 제 2 소수화액의 금속막에 대한 반응성이 약하므로 금속막에 부착된 제 2 소수화액이 이어서 공급되는 제 1 소수화액에 의해 세정되기 쉬운 것에 반해, 제 1 소수화액을 먼저 공급한 경우에는, 제 1 소수화액의 무기막에 대한 반응성이 강하므로, 무기막에 부착된 제 1 소수화액이 이어서 공급되는 제 2 소수화액에 의해 세정되기 어려운 것이 이유로서 생각된다.
그런데, 상기에서는 피처리 기판(W)이 기판 본체부(Wi)가 무기막으로 이루어지고, 볼록 형상부(Wm)가 금속막으로 이루어지고, 무기막인 기판 본체부(Wi)와 금속막인 볼록 형상부(Wm)가 적층된 구성으로 이루어져 있는 태양을 이용하여 설명하였지만(도 3a 및 3b 참조), 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 볼록 형상부(Wpi, Wpm)가 무기막(Wpi)과 금속막(Wpm)이 적층된 구성으로 이루어져도 좋다(도 7 참조). 또한, 이 경우에는 제 1 소수화액에 의해 무기막끼리(기판 본체부(Wbi)와 볼록 형상부(Wpi)끼리, 및 인접하는 볼록 형상부(Wpi)끼리) 간에 작용하는 표면 장력을 저하시킬 수 있고, 제 2 소수화액에 의해 금속막끼리(인접하는 볼록 형상부(Wpm)끼리) 간에 작용하는 표면 장력을 저하시킬 수 있고, 제 1 소수화액과 제 2 소수화액의 양방에 의해 무기막(기판 본체부(Wbi))과 금속막(볼록 형상부(Wpm)) 간에 작용하는 표면 장력을 저하시킬 수 있다. 이 때문에, 볼록 형상부(Wpi, Wpm)를 도괴시키고자 하는 힘(F)을 매우 저하시킬 수 있어, 볼록 형상부(Wpi, Wpm)가 도괴되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기에서는 이질막이 금속막으로 이루어지는 태양을 이용하여 설명했다. 그러나 본 발명이 이에 한정되지는 않고, 예를 들면 이질막이 유기막으로 이루어져 있거나, 이질막이 유기막과 금속막의 양방으로 이루어져 있어도 좋다.
이와 같이, 이질막이 유기막과 금속막의 양방으로 이루어져 있는 예로서는, 기판 본체부(Wi) 상에 형성된 금속막(Wm)과, 당해 금속막(Wm) 상에 형성된 유기막으로 이루어지는 레지스트막(Wo)을 가지는 피처리 기판(W’)을 들 수 있다(도 8 참조). 이하, 기판 본체부(Wi)와 기판 본체부(Wi) 상에 형성된 이질막을 가지고, 당해 이질막이 유기막인 레지스트막(Wo)과 금속막(Wm)의 양방으로 이루어져 있는 피처리 기판(W’)을 처리하는 태양에 대하여 간단하게 설명한다.
먼저, 기판 본체부(Wi)가 준비된다. 이어서, 기판 본체부(Wi) 상에 금속막(Wm)이 형성된다. 이어서, 금속막(Wm) 상에 유기막으로 이루어지는 레지스트막(Wo)이 형성된다. 이어서, 피처리 기판(W’)의 레지스트막(Wo)이 소정의 패턴으로 노광된 후에 현상된다. 이어서, 에칭액에 의해 레지스트막(Wo)으로 보호되어 있지 않은 금속막(Wm)이 에칭액에 의해 제거된 후에 린스액(예를 들면, DIW)에 의해 피처리 기판(W’)이 세정되게 되는데, 이 때 후술하는 바와 같이, 제 1 소수화액 공급 공정(95)과 제 2 소수화액 공급 공정(97)이 실시되게 된다.
보다 구체적으로는, 피처리 기판(W’)으로 약액인 에칭액이 공급되어 레지스트막(Wo)에 의해 보호되어 있지 않은 금속막이 에칭되어(약액 공급 공정(91))(도 4 참조), 볼록 형상부(Wm, Wo)가 형성된다. 이어서, 피처리 기판(W’)의 표면으로 피처리 기판(W’)의 볼록 형상부(Wm, Wo)를 액면으로부터 노출시키지 않은 상태로 린스액이 공급된다(린스액 공급 공정(92))(도 4 참조).
이어서, 린스액이 공급된 후의 피처리 기판(W’)의 표면으로 피처리 기판(W’)의 볼록 형상부(Wm, Wo)를 액면으로부터 노출시키지 않은 상태로 치환액이 공급된다(치환액 공급 공정(93a))(도 4 참조). 이어서, 치환액이 공급된 후의 피처리 기판(W’)의 표면으로 피처리 기판(W’)의 볼록 형상부(Wm, Wo)를 액면으로부터 노출시키지 않은 상태로 제 1 소수화액이 공급된다(제 1 소수화액 공급 공정(95))(도 4 참조). 이 때, 무기막인 기판 본체부(Wi)가 소수화되게 된다. 이어서, 피처리 기판(W’)의 볼록 형상부(Wm, Wo)를 액면으로부터 노출시키지 않은 상태로 치환액이 공급된다(치환액 공급 공정(93b))(도 4 참조). 또한, 유기막으로 이루어지는 레지스트막(Wo)은 양친매성액의 예로서 든 IPA에 의해 용해되는 성질을 가지고 있으므로, 이질막이 유기막으로 이루어지는 태양에서는, 치환액으로서 IPA를 이용하는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 이질막이 유기막으로 이루어지는 태양에서는 치환액으로서 HMDS(헥사메틸디실라잔) 등을 이용하는 것이 좋다.
이어서, 피처리 기판(W’)의 볼록 형상부(Wm, Wo)를 액면으로부터 노출시키지 않은 상태로 린스액이 공급된다(린스액 공급 공정(96a))(도 4 참조). 이어서, 린스액이 공급된 후의 피처리 기판(W’)의 표면으로 피처리 기판(W’)의 볼록 형상부(Wm, Wo)를 액면으로부터 노출시키지 않은 상태로 제 2 소수화액이 공급된다(제 2 소수화액 공급 공정(97))(도 4 참조). 이 때, 이질막인 유기막과 금속막으로 이루어지는 볼록 형상부(Wm, Wo)가 소수화 된다. 이어서, 린스액 공급부(22)로부터 피처리 기판(W’)의 볼록 형상부(Wm, Wo)를 액면으로부터 노출시키지 않은 상태로 린스액이 공급된다(린스액 공급 공정(96b))(도 4 참조).
이어서, 피처리 기판(W’)이 건조되고(건조 공정(99)), 그 후에는 금속막 상의 레지스트막(Wo)이 제거됨으로써, 기판 본체부(Wi) 상에 소정의 패턴으로 이루어지는 금속막이 형성된 피처리 기판(W’)를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 따르면, 이질막이 유기막인 레지스트막(Wo)과 금속막(Wm)의 양방으로 이루어져 있는 피처리 기판(W’)을 처리하는 경우에도, 볼록 형상부(Wm, Wo)가 액면으로부터 노출되지 않고, 약액 공급 공정(91), 린스액 공급 공정(92, 96a, 96b), 치환액 공급 공정(93a, 93b), 제 1 소수화액 공급 공정(95) 및 제 2 소수화액 공급 공정(97)의 각각이 행해지므로, 건조 공정(99)이 행해지기 전에 볼록 형상부(Wm, Wo) 간에 표면 장력이 작용하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 무기막인 기판 본체부(Wi)가 제 1 소수화액에 의해 소수화되고, 또한 금속막 또는 유기막(이질막)인 볼록 형상부(Wm, Wo)가 제 2 소수화액에 의해 소수화되어 있으므로, 피처리 기판(W’)이 건조될 때에 볼록 형상부(Wm, Wo)를 도괴시키고자 하는 힘(F)을 매우 저하시킬 수 있다.
그런데, 레지스트막(Wo)은 유기막으로 이루어지므로, 본래라면 소수성을 가진다. 그러나, 상술한 바와 같이 에칭액으로 처리함으로써, 외면(레지스트막(Wo)의 측면)에 위치하는 유기 분자가 도중에 절단되게 된다. 이 때문에, 당해 유기 분자는 주연부에 위치하는 -OH(수산기) 등과 반응하여 결합되어 친수성을 가지게 된다. 따라서, 에칭액으로 처리한 후의 레지스트막(Wo)을 린스액으로 세정하는 경우에는, 레지스트막(Wo)을 포함하는 볼록 형상부(Wm, Wo)가 도괴될 가능성이 있지만, 본 실시예와 같이 제 1 소수화액 공급 공정(95)과 제 2 소수화액 공급 공정(97)을 실시함으로써, 이러한 레지스트막(Wo)의 도괴를 방지할 수 있다.
또한, 상기에서는 제 1 소수화액 공급 공정(95) 후에 제 2 소수화액 공급 공정(97)을 행하는 태양을 이용하여 설명하였지만, 이에 한정되지는 않고, 제 2 소수화액 공급 공정(97) 후에 제 1 소수화액 공급 공정(95)을 행하는 태양을 이용해도 좋다. 단, 이질막이 유기막으로 이루어지는 레지스트막(Wo)을 가지는 경우에도, 역시 제 1 소수화액 공급 공정(95) 후에 제 2 소수화액 공급 공정(97)을 행한 경우가 보다 확실하게 금속막과 유기막을 소수화시킬 수 있어, 뛰어난 효과를 발휘할 수 있다.
그런데, 계면활성제 등으로 이루어져 선택성이 높은 제 2 소수화액을 먼저 피처리 기판(W)으로 공급하면, 당해 제 2 소수화액이 무기막에 부착되어, 제 1 소수화액이 무기막에 부착되는 것을 방해하는 경우가 있다. 이러한 이유에서도, 역시 제 1 소수화액 공급 공정(95) 후에 제 2 소수화액 공급 공정(97)을 행한 경우가 보다 확실하게 무기막을 소수화시킬 수 있어, 뛰어난 효과를 발휘할 수 있다.

Claims (10)

  1. 본체부와, 상기 본체부에 형성된 복수의 볼록 형상부를 가지고, 무기막과 금속막이 적층된 피처리체를 처리하는 액처리 장치에 있어서,
    상기 피처리체의 상기 본체부를 지지하는 지지부와,
    상기 지지부에 의해 지지된 상기 피처리체로 소수화액을 공급하는 소수화액 공급 기구와,
    상기 소수화액 공급 기구에 의해 소수화액이 공급된 후의 상기 피처리체로 린스액을 공급하는 린스액 공급부를 구비하고,
    상기 소수화액 공급 기구는, 상기 무기막을 소수화시키기 위한 제 1 소수화액을 상기 피처리체로 공급하는 제 1 소수화액 공급부와, 상기 금속막을 소수화시키기 위한 제 2 소수화액을 상기 피처리체로 공급하는 제 2 소수화액 공급부를 가지고,
    상기 제 1 소수화액에 의해 상기 무기막이 소수화되고, 상기 제 2 소수화액에 의해 상기 금속막이 소수화됨으로써, 상기 무기막과 상기 금속막 간에 작용하는 표면 장력이 저하되는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 상기 소수화액 공급 기구를 제어하는 제어부를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제 1 소수화액 공급부로부터 제 1 소수화액을 상기 피처리체로 공급시킨 후에, 상기 제 2 소수화액 공급부로부터 제 2 소수화액을 상기 피처리체로 공급시키는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 소수화액 공급부로부터 공급되는 제 2 소수화액은 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 소수화액 공급부로부터 공급되는 제 1 소수화액은 시릴화제 또는 불소 폴리머 약액을 포함하는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    적어도 상기 소수화액 공급 기구를 제어하는 제어부를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제 2 소수화액 공급부로부터 제 2 소수화액을 상기 피처리체로 공급시키기 전 또는 공급시킨 후에, 상기 린스액 공급부로부터 린스액을 상기 피처리체로 공급시키는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    적어도 상기 소수화액 공급 기구를 제어하는 제어부와,
    치환액을 공급하는 치환액 공급부를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제 1 소수화액 공급부로부터 제 1 소수화액을 상기 피처리체로 공급시키기 전 또는 공급시킨 후에, 상기 치환액 공급부로부터 치환액을 상기 피처리체로 공급시키는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  7. 본체부와, 상기 본체부에 형성된 복수의 볼록 형상부를 가지고, 무기막과 금속막이 적층된 피처리체를 처리하는 액처리 방법에 있어서,
    지지부에 의해 상기 피처리체의 상기 본체부를 지지하는 공정과,
    상기 지지부에 의해 지지된 상기 피처리체로 상기 무기막을 소수화시키기 위한 제 1 소수화액을 공급하는 공정과,
    상기 지지부에 의해 지지된 상기 피처리체로 상기 금속막을 소수화시키기 위한 제 2 소수화액을 공급하는 공정과,
    제 1 소수화액과 제 2 소수화액이 공급된 후의 상기 피처리체로 린스액을 공급하는 공정
    을 구비하고,
    상기 제 1 소수화액에 의해 상기 무기막이 소수화되고, 상기 제 2 소수화액에 의해 상기 금속막이 소수화됨으로써, 상기 무기막과 상기 금속막 간에 작용하는 표면 장력이 저하되는 것을 특징으로 하는 액처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 피처리체로 제 1 소수화액을 공급한 후에, 상기 피처리체로 제 2 소수화액을 공급하는 것을 특징으로 하는 액처리 방법.
  9. 액처리 장치에 액처리 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서,
    상기 액처리 방법은, 본체부와, 상기 본체부에 형성된 복수의 볼록 형상부를 가지고, 무기막과 금속막이 적층된 피처리체를 처리하는 방법으로서,
    지지부에 의해 상기 피처리체의 상기 본체부를 지지하는 공정과,
    상기 지지부에 의해 지지된 상기 피처리체로 상기 무기막을 소수화시키기 위한 제 1 소수화액을 공급하는 공정과,
    상기 지지부에 의해 지지된 상기 피처리체로 상기 금속막을 소수화시키기 위한 제 2 소수화액을 공급하는 공정과,
    제 1 소수화액과 제 2 소수화액이 공급된 후의 상기 피처리체로 린스액을 공급하는 공정
    을 가지고,
    상기 제 1 소수화액에 의해 상기 무기막이 소수화되고, 상기 제 2 소수화액에 의해 상기 금속막이 소수화됨으로써, 상기 무기막과 상기 금속막 간에 작용하는 표면 장력이 저하되는 것을 특징으로 하는 기억 매체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액처리 방법은, 상기 피처리체로 제 1 소수화액을 공급한 후에, 상기 피처리체로 제 2 소수화액을 공급하는 것을 특징으로 하는 기억 매체.
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