KR101678269B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판 처리 장치는, 액체를 저류하는 저류조와, 기판(W)을 회전 가능하게 수평으로 지지하는 기판 지지부(10)와, 저류조에 저류된 액체에 기판(W)을 침지하는 침지 위치와 침지 위치의 상측으로서 저류조에 저류된 액체로부터 기판(W)을 이격시킨 이격 위치 사이에서, 기판 지지부(10)를 이동시키는 플레이트 구동부(30a)를 구비한다. 기판 처리 장치는, 기판 지지부(10)로 지지된 기판(W)을 회전시키는 회전 구동부(30M)와, 이격 위치에 있어서 회전 구동부(30M)로 회전되고 있는 기판(W)에 액체를 공급하는 액체 공급부(10n, 20m, 20n)도 구비한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 반도체 웨이퍼나 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판 등의 기판을 액처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼나 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판 등을 제조하는 공정에서는, 기판 처리로서, 기판에 대하여 액체를 이용한 액처리가 행하여지는 경우가 있다.
기판 처리는, 기판의 표면(패턴면)이 상측을 향한 자세로 기판을 지지하고, 그 표면에 처리액을 공급하여, 기판으로부터 유하(流下)하는 처리액을 처리액 저류 접시에 의해 수취하며, 그 처리액 저류 접시 내에 기판의 이면이 잠기는 높이 이상으로 처리액을 저류하여 액처리하는 경우가 있다(일본 특허 공개 제2007-35866호 공보).
또한, 기판의 하면에 대향하도록 마련된 대향 부재와, 이 대향 부재와 기판의 하면 사이에 처리액을 공급하여 액층을 형성하고, 액층을 통해, 기판에 초음파 진동을 부여하여 액처리하는 경우가 있다(일본 특허 공개 제2002-75943호 공보).
기판을 액처리하는 공정에 있어서는, 처리액으로 기판의 표면을 세정하고, 린스 처리하여, 건조시키는 경우가 있다.
일본 특허 공개 제2007-35866호 공보의 기판 처리 장치에 있어서는, 처리액으로서 세정액을 이용함으로써 기판의 표면을 세정할 수 있다. 그러나, 세정 후, 그 표면을 린스 처리하기 위해서는, 세정액과 린스액을 치환하는 공정을 요한다. 또한, 그 표면을 건조하기 위해서는, 공급한 린스액을 배액하는 공정을 요한다. 일본 특허 공개 제2002-75943호 공보의 기판 처리 장치에 있어서는, 기판을 반출하고, 린스 처리 등을 다른 기판 처리 장치에서 행하는 것도 가능하지만, 반출 등에 시간을 요하는 경우가 있다. 이러한 공정 수의 증가 및 처리 시간의 증가는, 제조 비용의 증가를 초래한다. 이 때문에, 기판의 액처리로부터 세정 및 건조까지의 공정 수(처리 시간)를 감소시키기 위해, 기판을 액층에 침지하는 처리(DIP에 의한 처리) 및 기판을 회전시켜, 액을 공급하여 털어내는 액막 처리를 하나의 처리 유닛으로 할 수 있는 것이 요구되고 있다.
본 발명은, 이러한 사정 하에서 이루어지고, 하나의 처리 유닛으로, 기판을 액층에 침지하여 세정하며 기판을 회전시켜 액막 처리하는 것이 가능한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는,
액체를 저류하는 저류조와,
기판을 회전 가능하게 수평으로 지지하는 기판 지지부와,
상기 저류조에 저류된 상기 액체에 상기 기판을 침지하는 침지 위치와 상기 침지 위치의 상측으로서 상기 저류조에 저류된 상기 액체로부터 상기 기판을 이격시킨 이격 위치 사이에서, 상기 기판 지지부를 이동시키는 플레이트 구동부와,
상기 기판 지지부로 지지된 상기 기판을 회전시키는 회전 구동부와,
상기 이격 위치에 있어서 상기 회전 구동부로 회전되고 있는 상기 기판에 액체를 공급하는 액체 공급부와,
상기 저류조의 외주측에 마련되고, 상기 기판 지지부가 상기 이격 위치에 있어서 지지하는 상기 기판을 둘러싸는 컵부
를 구비한다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서,
상기 저류조는, 상기 기판 지지부에 의해 지지되는 상기 기판의 하면에 대향하도록 마련된 저류 부재 바닥부와, 상기 저류 부재 바닥부를 둘러싸는 저류 부재 둑부를 가지며,
상기 저류 부재 바닥부와 상기 저류 부재 둑부는, 상하 방향에서 상대적으로 이동 가능하게 되어도 좋다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서,
상기 액체 공급부는, 상기 저류 부재 바닥부에 마련되고, 상기 저류조 또는 상기 기판에 액체를 공급하는 베이스 플레이트 노즐을 포함하여도 좋다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는,
상기 저류 부재 바닥부에 마련되고, 상기 저류조에 저류된 상기 액체 내에 침지된 기판에 진동을 부여하는 초음파 진동판을 더 구비하여도 좋다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서,
상기 컵부는, 제1 액수용부와, 상기 제1 액수용부보다 외주측에 마련된 제2 액수용부와, 상기 제1 액수용부와 상기 제2 액수용부를 구획하는 가동식의 구획 가이드를 가지며,
상기 구획 가이드가 상측의 가이드 위치에 위치할 때에는 상기 제1 액수용부를 지나 액체가 배액되며, 상기 구획 가이드가 하측의 가이드 위치에 위치할 때에는 상기 제2 액수용부를 지나 액체가 배액되어도 좋다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서,
상기 기판 지지부는, 상기 기판 지지부로 지지된 상기 기판의 상방측에 마련된 원환 형상의 톱 플레이트 부재를 가져도 좋다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는,
상기 기판 지지부에 마련되고, 상기 기판 또는 상기 기판 상의 액체를 가열하는 가열부를 더 구비하여도 좋다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은,
기판 지지부에 의해 기판을 수평으로 지지하는 기판 지지 공정과,
상기 기판 지지부를 회전시킴으로써, 상기 기판을 회전시키는 회전 공정과,
상기 회전하고 있는 기판에 제1 액체를 공급하여, 상기 회전하고 있는 기판에 액막을 형성하는 액막 형성 공정과,
저류조에 제2 액체를 저류하는 저류 공정과,
상기 기판을 지지한 상기 기판 지지부를 이동시킴으로써, 상기 기판을 상기 제2 액체에 침지하는 침지 공정과,
상기 기판을 지지한 상기 기판 지지부를 이동시킴으로써, 상기 기판을 상기 제2 액체로부터 이격시키는 이격 공정
을 포함한 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
본 발명에 따른 기판 처리 방법에 있어서,
상기 액막 형성 공정 동안에, 회전하고 있는 상기 기판으로부터 털린 상기 제1 액체를, 상기 저류조를 둘러싸는 제1 액수용부에 수용하고,
상기 침지 공정 동안에, 상기 저류조로부터 오버 플로우된 상기 제2 액체를, 상기 제1 액수용부보다 외주측에 마련된 제2 액수용부에 수용하여도 좋다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법에 있어서,
상기 제1 액수용부와 상기 제2 액수용부를 구획하는 가동식의 구획 가이드를 상측의 가이드 위치에 위치시킴으로써, 상기 제1 액체를 상기 제1 액수용부에 수용하고,
상기 구획 가이드를 하측의 가이드 위치에 위치시킴으로써, 상기 제2 액체를 상기 제2 액수용부에 수용하여도 좋다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법에 있어서,
상기 저류조는, 상기 기판 지지부에 의해 지지되는 상기 기판의 하면에 대향하도록 마련된 저류 부재 바닥부와, 상기 저류 부재 바닥부를 둘러싸도록 마련된 저류 부재 둑부를 가지며,
본 발명에 따른 기판 처리 방법은,
상기 기판이 상기 제2 액체로부터 이격된 상태로, 상기 저류 부재 바닥부의 상단의 위치를 상기 저류 부재 둑부의 상단의 위치보다 높게 함으로써, 상기 제2 액체를 배액하는 공정을 더 포함하여도 좋다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법에 있어서,
상기 침지 공정 동안에, 상기 저류조에 마련된 초음파 진동판에 의해 상기 제2 액체를 통해 상기 기판에 진동을 부여하여도 좋다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은,
상기 기판 지지부와 상기 기판의 간극, 및 상기 기판과 상기 저류 부재 바닥부의 간극에 불활성 가스를 공급하여 기판을 건조시키는 공정을 더 포함하여도 좋다.
본 발명에 따르면, 하나의 처리 유닛으로, 기판을 액층에 침지하여 세정하며 기판을 회전시켜 액막 처리하는 것이 가능한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 실시형태의 기판 처리 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 실시형태에 있어서 실시되는 웨이퍼의 반입을 설명하는 설명도이다.
도 4는 본 실시형태에 있어서 실시되는 SPM의 처리를 설명하는 설명도이다.
도 5는 본 실시형태에 있어서 실시되는 H2SO4의 처리를 설명하는 설명도이다.
도 6은 본 실시형태에 있어서 실시되는 HDIW의 처리를 설명하는 설명도이다.
도 7은 본 실시형태에 있어서 실시되는 SC1 및 CDIW의 처리를 설명하는 설명도이다.
도 8은 본 실시형태에 있어서 실시되는 초음파 세정의 처리를 설명하는 설명도이다.
도 9는 본 실시형태에 있어서 실시되는 CDIW 및 건조의 처리를 설명하는 설명도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 발명의 한정적이지 않은 예시의 실시형태에 대해서 설명한다. 첨부된 전체 도면 중, 동일 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일 또는 대응하는 참조 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다. 또한, 도면은, 부재 혹은 부품 간의 상대비를 나타내는 것을 목적으로 하지 않으며, 따라서, 구체적인 치수는, 이하의 한정적이지 않은 실시형태에 비추어, 당업자에 의해 결정되어야 한다.
(기판 처리 장치의 구성)
처음에, 도 1을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 있어서는, 처리하는 기판으로서, 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고 함)를 이용한다.
도시한 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는, 웨이퍼(W)를 지지하는 기판 지지부(10)와, 지지된 웨이퍼(W)의 하면에 대향하도록 마련된 저류 부재 바닥부(20)와, 저류 부재 바닥부(20)의 외주측에 저류 부재 바닥부(20)를 둘러싸도록 마련된 저류 부재 둑부(21)와, 기판 지지부(10)와 저류 부재 바닥부(20)의 이격 거리를 조정하는 구동부(30)를 갖는다. 또한, 기판 처리 장치(100)에는, 저류 부재 둑부(20)의 주위를 둘러싸며, 웨이퍼(W)에 공급된 액체를 회수하여, 배액구(41c) 등에 배출하는 컵부(40)가 마련되어 있다.
기판 지지부(10)는, 톱 플레이트 노즐(10n)을 포함하는 원환 형상의 톱 플레이트 부재(10a)와, 톱 플레이트 부재(10a)의 하측에서 웨이퍼(W)를 협지하는 갈고리부(10s)와, 액체(처리액 등)를 가열하는 가열부(10L)을 갖는다. 기판 지지부(10)는, 웨이퍼(W)의 표면(패턴면)이 하측을 향한 자세로, 웨이퍼(W)를 지지한다.
톱 플레이트 부재(10a)는, 웨이퍼(W)의 상면에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 톱 플레이트 노즐(10n)은, 톱 플레이트 부재(10a)의 중앙에 배치되며, 웨이퍼(W)의 상면에 액체를 공급한다. 갈고리부(10s)는, 3개의 갈고리부를 등간격으로 설치할 수 있다. 가열부(10L)는, 웨이퍼(W) 표면 상의 액체의 액온을 균일하게 유지하기 위해, 웨이퍼(W) 또는 액체를 정해진 온도로 가열한다. 가열부(10L)는, 예컨대, LED를 이용할 수 있다.
저류 부재 바닥부(20)는, 베이스 플레이트 노즐(20n) 및 복수의 토출구(20m)(도 4의 (b))를 포함하는 원환 형상의 베이스 플레이트 부재(20a)와, 후술하는 초음파 진동판(20s)(도 4의 (b))을 갖는다. 베이스 플레이트 노즐(20n)은, 베이스 플레이트 부재(20a)의 중앙에 배치되어 있다. 복수의 토출구(20m)는, 베이스 플레이트 부재(20a)의 중심부로부터 외주부를 향하여 배치되어 있다. 베이스 플레이트 노즐(20n) 및 토출구(20m)는, 웨이퍼(W)의 하면에 액체를 공급한다. 또한, 본 실시형태에서는, 톱 플레이트 노즐(10n), 베이스 플레이트 노즐(20n) 및 토출구(20m)가, 웨이퍼(W)에 액체를 공급하는 액체 공급부를 구성한다.
저류 부재 둑부(21)는, 베이스 플레이트 부재(20a)의 외주측을 둘러싸도록 마련된 원통 형상의 부재이다. 저류 부재 둑부(21)는, 베이스 플레이트 부재(20a)와 상대적인 위치 관계를 변화시키도록 이동시킬 수 있으며, 베이스 플레이트 부재(20a)의 상단보다, 저류 부재 둑부(21)의 상단의 위치를 높게 한 경우에, 베이스 플레이트 부재(20a)와 저류 부재 둑부(21)에 의해, 액체를 저류할 수 있는 저류조를 형성한다. 이때, 저류조에 저류된 액체가 베이스 플레이트 부재(20a)와 저류 부재 둑부(21)의 간극으로부터 누설되는 것을 방지하기 위해, 베이스 플레이트 부재(20a)와 저류 부재 둑부(21)의 미끄럼 이동부에 예컨대 O링 등의 시일 부재(23)가 마련되어 있다. 여기서, 베이스 플레이트 부재(20a)와 저류 부재 둑부(21)의 상대적인 위치 관계를 변화시키는 방법은, 베이스 플레이트 부재(20a) 혹은 저류 부재 둑부(21) 중 어느 한쪽을 이동시키는 방법, 또는, 베이스 플레이트 부재(20a) 및 저류 부재 둑부(21)의 양방을 상대적으로 이동시키는 방법이어도 좋다.
구동부(30)는, 기판 지지부(10)의 톱 플레이트 부재(10a)를 회전 가능하게 지지하는 모터(회전 구동부)(30M)와, 기판 지지부(10)(톱 플레이트 부재(10a))와 저류 부재 바닥부(20)의 이격 거리를 변화시키는 플레이트 구동부(30a)와, 베이스 플레이트 부재(20a)를 승강시키는 베이스 플레이트 구동부(30b)를 갖는다. 모터(30M)는, 톱 플레이트 부재(10a)와 톱 플레이트 부재(10a)에 지지된 웨이퍼(W)를 회전시킬 수 있다. 플레이트 구동부(30a)는, 기판 지지부(10)와 저류 부재 바닥부(20)의 이격 거리를 감소시킬 수 있다. 이때, 기판 지지부(10)(톱 플레이트 부재(10a))에 지지된 웨이퍼(W)는, 저류조에 저류된 액체(세정액 등)의 액층에 침지된다. 베이스 플레이트 구동부(30b)는, 베이스 플레이트 부재(20a)의 상단 표면과 저류 부재 둑부(21)의 상단 표면의 상대적인 위치 관계를 변화시킬 수 있다. 이와 같이 베이스 플레이트 부재(20a)와 저류 부재 둑부(21)의 위치를 상대적으로 변화시킴으로써, 액체를 저류할 수 있는 저류조를 형성하거나, 저류조에 저류된 액체를 배액하거나 할 수 있다.
컵부(40)는, 회전하고 있는 웨이퍼(W)에 공급한 액체 중 원심력에 의해 털린 액체를 수용하는 환형의 제1 액수용부(40a)와, 제1 액수용부(40a)보다 외주측에 마련되며, 회전하고 있는 웨이퍼(W)에 공급한 액체 중 원심력에 의해 털린 액체나 저류조에 저류된 액체를 수용하여 배출하는 환형의 제2 액수용부(40b)와, 제1 액수용부(40a)와 제2 액수용부(40b)를 구획하는 가동식의 구획 가이드(40g)를 갖는다. 또한, 컵부(40)는, 제1 액수용부(40a)에 유입한 액체를 배액하는 배액구(41c)와, 제2 액수용부(40b)에 유입한 액체를 배액하는 배액구(41d)와, 기판 처리 장치(100) 내의 분위기 가스를 환기하는 배기구(41e)를 갖는다. 여기서, 구획 가이드(40g)는, 상측의 가이드 위치(Gup)(도 1에서 실선으로 나타내는 위치)에서는, 배액구(41c)에 액체를 배액하고, 하측의 가이드 위치(Gdw)(도 1에서 파선으로 나타내는 위치)에서는, 배액구(41d)에 액체를 배액할 수 있다.
기판 처리 장치(100)의 액체 공급 시스템은, 베이스 플레이트 노즐(20n)에 액체 공급원(50)을 접속한다. 액체 공급원(50)은, 본 실시형태에서는, 4개의 배관(51∼54)을 갖는다. 공급하는 액체(처리액)는, 세정액으로서 배관(52)으로부터 SC1가 공급되고, 린스액으로서 배관(51)으로부터 상온의 탈이온수(CDIW) 및 배관(53)으로부터 고온의 탈이온수(HDIW)가 공급되며, 레지스트 박리의 처리액으로서 배관(54)으로부터의 황산(H2SO4)이 공급된다. 또한, 배관(51∼54)에 대하여, 집합 밸브(56)가 마련되어 있다. 집합 밸브(56)의 입구는 배관(51∼54)에 접속하고, 집합 밸브(56)의 출구는 공급관(57)에 접속한다. 또한, 집합 밸브(56)는, 배관(51∼54)에 대응하여 크로스 밸브가 마련되어 있다.
여기서, 크로스 밸브란, 택일적으로 밸브를 개폐함으로써, 원하는 액체를 공급관(57)에 택일적으로 공급한다. 구체적으로는, 크로스 밸브(51a)가 개방하면, 배관(51)을 흐르는 탈이온수(CDIW)가 공급관(57)에 유입된다. 한편, 닫혀 있는 다른 크로스 밸브에 있어서는, 대응하는 배관(52∼54)을 흐르는 액체는, 그대로 배관(52∼54)을 흐르며, 공급관(57)에는 유입되지 않는다.
또한, 이러한 구성을 갖는 집합 밸브(56) 대신에 복수의 개별의 밸브를 배관(51∼54)에 마련함으로써, 액체를 택일적으로 공급관(57)에 공급하는 구성으로 하여도 좋다.
공급관(57)은, 도시하지 않는 유량 제어기 및 공급 밸브를 통해, 베이스 플레이트 노즐(20n)에 접속된다. 또한, 공급관(57)은 도시하지 않는 드레인관에 접속한다. 드레인관은 개폐 밸브를 갖는다. 또한, 공급관(57)에는, 후술하는 건조 공정(도 9의 (b))에서 사용하는 불활성 가스로서, 질소 가스를 공급하는 배관이 개폐 밸브를 통해 접속되어 있다.
한편, 베이스 플레이트 부재(20a)의 중심부로부터 나선형으로 배치된 복수의 토출구(20m)(도 4의 (b))로부터는, 개폐 밸브를 통해 후술하는 SPM의 처리(도 4의 (a))에서 사용하는 처리액으로서, 과산화수소수를 토출한다. 또한, 기판 지지부(10)의 톱 플레이트 노즐(10n)로부터는, 액체(및 질소 가스)를 공급한다. 배관 및 밸브 등의 구성은, 베이스 플레이트 노즐(20n)의 경우와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는, 그 전체의 동작을 통괄 제어하는 컨트롤러(200)를 갖고 있다. 컨트롤러(200)는, 기판 처리 장치(100)의 모든 기능 부품(예컨대, 기판 지지부(10), 구동부(30), 집합 밸브(56), 초음파 진동 소자(20s1∼20s5) 등)의 동작을 제어한다. 컨트롤러(200)는, 하드웨어로서 예컨대 범용 컴퓨터와, 소프트웨어로서 해당 컴퓨터를 동작시키기 위한 프로그램(장치 제어 프로그램 및 처리 레시피 등)에 의해 실현시킬 수 있다. 소프트웨어는, 컴퓨터에 고정적으로 마련된 하드 디스크 드라이브 등의 기억 매체에 저장되거나, 혹은 CD-ROM, DVD, 플래시 메모리 등의 착탈 가능하게 컴퓨터에 셋팅되는 기억 매체에 저장된다. 이러한 기억 매체가 도 1에 있어서 참조 부호 201로 도시되어 있다. 프로세서(202)는 필요에 따라 도시하지 않는 사용자 인터페이스로부터의 지시 등에 기초하여 정해진 처리 레시피를 기억 매체(201)로부터 불러내어 실행시키고, 이에 의해 컨트롤러(200)의 제어 하에서 기판 처리 장치(100)의 각 기능 부품이 동작하여 정해진 처리가 행하여진다.
(기판 처리의 동작)
다음에, 도 2∼도 9를 참조하면서, 상기 기판 처리 장치(100)에 있어서 실시되는 기판 처리 방법의 일례에 대해서 설명한다. 도 2는 본 실시형태의 기판 처리 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 3∼도 9는 실시되는 기판 처리의 각 공정을 설명하는 설명도이다. 도 2를 참조하면서, 도 3∼도 9의 각 공정에 대해서 설명한다.
처음에, 도 2의 단계 S101(및 도 3)에 있어서, 반송 기구(61)(도 3)에 의해, 웨이퍼(W)가 기판 처리 장치(100) 내에 반입되고, 기판 지지부(10)의 하측에 배치된다. 여기서, 도시하지 않는 전달 기구에 의해, 반송 기구(61)로부터 기판 지지부(10)에 웨이퍼(W)가 전달되고, 갈고리부(10s)(스핀 척)에 의해 웨이퍼(W)를 지지한다. 본 실시예에서는, 웨이퍼(W)는, 표면(패턴면)을 하측을 향하게 하여 지지된다. 그 후, 단계 S102로 진행한다. 또한, 웨이퍼(W)는, 패턴면을 상측을 향하게 하여 지지되어도 좋다.
도 2의 단계 S102(및 도 4)에 있어서, 기판 처리 장치(100)는, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 레지스트를 박리하는 처리를 행한다.
구체적으로는, 우선, 도 4의 (a)에 있어서, 기판 처리 장치(100)는, 구동부(30)의 플레이트 구동부(30a)에 의해, 기판 지지부(10)를 하측으로 이동시킨다(M1). 또한, 구동부(30)의 모터(30M)에 의해, 웨이퍼(W)(톱 플레이트 부재(10a))를, 정해진 회전 속도(예컨대, 500 rpm)로 회전시킨다. 이때, 구획 가이드(40g)는 상측의 가이드 위치(Gup)에 위치하고 있다.
다음에, 배관(54)의 크로스 밸브를 개방하고, 베이스 플레이트 노즐(20n)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 황산(H2SO4)을 토출한다. 또한, 토출구(20m)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 과산화수소수(H2O2)를 토출한다. 이때, 황산 및 과산화수소수의 혼합액이 웨이퍼(W)의 표면 상에서 생성된다. 또한, 혼합액으로서는, 황산과 과산화수소수의 화학 반응(H2SO4+H2O2→H2SO5+H2O)이 생겨, 강한 산화력을 갖는 H2SO5를 포함하는 SPM이 생성된다.
웨이퍼(W)의 표면상의 SPM은, 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력을 받아, 웨이퍼(W)의 표면 상에서 표면 중앙으로부터 외주연(外周緣)을 향하여 확장된다. 이때, SPM은, 웨이퍼(W)의 표면 상에 SPM의 액막을 형성한다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 표면에 잔존하고 있는 불필요한 레지스트를, SPM의 산화 반응에 의해, 박리할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W) 표면 상의 SPM의 온도는, 웨이퍼(W)의 외주를 향하여 저하한다. 그 때문에, 기판 처리 장치(100)는, 가열부(10L)에 의해 웨이퍼(W) 또는 SPM을 가열하여, 웨이퍼(W)의 표면 상의 액온을 균일하게 유지하도록 제어한다. 또한, 웨이퍼(W)의 표면 상의 SPM의 액막은 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 외주연으부터 비산하고, 비산된 SPM은 컵부(40)의 제1 액수용부(40a)에 의해 받아져, 배액구(41c)로부터 배액된다.
여기서, 도 4의 (b)에, 과산화수소수를 토출하는 토출구(20m)의 위치를 설명하는 평면도를 나타낸다. 본 실시형태에서는, 5개의 토출구(20m1∼20m5)를 갖는다. 토출구(20m1∼20m5)는, 베이스 플레이트 부재(20a)의 원형 표면의 중심부로부터 나선형으로 배치할 수 있다. 토출구(20m)로부터 토출하는 과산화수소수는, 도시하지 않는 개폐 밸브에 의해, 그 유량을 제어할 수 있다.
이상으로부터, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 레지스트를 박리하는 기판 처리를 완료하면, 단계 S103으로 진행한다.
도 2의 단계 S103(및 도 5)에 있어서, 기판 처리 장치(100)는, 레지스트 박리의 후처리로서, 웨이퍼(W)를 회전시킨 채로 베이스 플레이트 노즐(20n)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 황산을 토출한다. 이 경우, 토출구(20m)로부터 과산화수소수를 토출하지 않는다. 또한, 그 외의 조건은, 단계 S102와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다. 기판 처리 장치(100)는, 웨이퍼(W)의 표면 상에 있는 단계 S102에 있어서 생성된 SPM의 액막을 황산의 액막으로 치환한다.
이상으로부터, 치환을 완료하면, 웨이퍼(W)의 회전을 정지하고, 단계 S104로 진행한다.
도 2의 단계 S104(및 도 6)에 있어서, 기판 처리 장치(100)는, 웨이퍼(W)를 HDIW에 침지하는 처리(이하, DIP 처리라고 함)를 행한다.
구체적으로는, 우선, 기판 처리 장치(100)는, 저류 부재 둑부(21)의 상단의 위치를 베이스 플레이트 부재(20a)의 상단의 위치보다 높게 하여(M1), 액체를 저류할 수 있는 저류조를 형성한다. 다음에, 배관(53)의 크로스 밸브를 개방하고, 베이스 플레이트 노즐(20n)로부터 HDIW를 공급하여, 저류조에 HDIW를 저류한다. 또한, 기판 처리 장치(100)는, 구획 가이드(40g)를 하측의 가이드 위치(Gdw)로 이동(G1)시킨다.
다음에, 기판 처리 장치(100)는, 플레이트 구동부(30a)에 의해, 기판 지지부(10)를 하측으로 이동시키고(M2), 저류조에 저류된 HDIW 내에 웨이퍼(W)를 침지하여, 정해진 시간, DIP 처리를 행한다. 여기서, DIP 처리에서는, 연속적으로 HDIW를 공급하고, 배액구(41d)에 액체를 배액하면서 세정(오버 플로우 세정)한다. 이 DIP 처리에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 잔존하고 있는 박리된 레지스트나 황산을 제거하고 균일하게 세정할 수 있다. 또한, 단계 S102 및 S103에 있어서 사용한 처리액(SPM 등)이 부착된 베이스 플레이트 부재(20a) 등을 동시에 세정할 수 있다. 또한, DIP 처리 중에, 기판 처리 장치(100)는, 모터(30M)에 의해, 웨이퍼(W)(톱 플레이트 부재(10a))를 저회전의 회전 속도로 회전시켜도 좋다.
이상으로부터, DIP 처리를 완료하면, 단계 S105로 진행한다.
도 2의 단계 S105(및 도 7의 (a))에 있어서, 기판 처리 장치(100)는, 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W)를 SC1로 세정(회전 세정)하는 처리를 행한다.
구체적으로는, 우선, 기판 처리 장치(100)는, 플레이트 구동부(30a)에 의해, 기판 지지부(10)를 상측으로 이동시키고(M1), 저류조의 HDIW 내로부터 웨이퍼(W)를 인상하여 이격시킨다. 또한, 기판 처리 장치(100)는, 베이스 플레이트 구동부(30b)에 의해, 베이스 플레이트 부재(20a)의 상단의 위치를 저류 부재 둑부(21)의 상단의 위치보다 높게 하여(M2), 단계 S104의 HDIW를 제1 액수용부(40a)의 배액구(41c)로부터 배액한다. 이때, 단계 S104의 DIP 처리에 있어서 사용한 HDIW의 배출과 후술하는 회전 세정의 준비를 동시에 할 수 있다.
다음에, 기판 처리 장치(100)는, 모터(30M)에 의해, 웨이퍼(W)(톱 플레이트 부재(10a))를, 정해진 회전 속도(예컨대, 1000 rpm)로 회전시키고, 회전하고 있는 웨이퍼(W)의 표리에 톱 플레이트 노즐(10n) 및 베이스 플레이트 노즐(20n)로부터 SC1을 토출한다. 이때, 웨이퍼(W)의 표리면에 토출된 SC1은, 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력을 받아, 웨이퍼(W)의 표리면 상에 액막을 형성한다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 표리면에 부착되어 있는 파티클을 제거할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 표리면 상의 SC1의 액막은 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 외주연으로부터 비산하고, 비산된 SC1은 컵부(40)의 제2 액수용부(40b)에 의해 받아져, 배액구(41d)로부터 배액된다.
이상으로부터, 웨이퍼(W)의 회전 세정이 완료되면, 단계 S106으로 진행한다.
도 2의 단계 S106(및 도 7의 (b))에 있어서, 기판 처리 장치(100)는, SC1의 회전 세정의 후처리로서, 웨이퍼(W)의 표리면에 CDIW를 토출함으로써, 웨이퍼(W)의 표리면 상의 SC1을 제거하는 처리를 행한다. 처리의 내용은, 단계 S105와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다. 기판 처리 장치(100)는, SC1의 제거를 완료하면, 단계 S107로 진행한다.
도 2의 단계 S107(및 도 8)에 있어서, 기판 처리 장치(100)는, 초음파 진동판(20s)에 의해 웨이퍼(W)에 진동을 부여하여, 웨이퍼(W)를 초음파 세정한다.
구체적으로는, 우선, 기판 처리 장치(100)는, 단계 S104와 마찬가지로 저류조를 형성하고, 저류조에 CDIW를 저류한다(M1). 또한, 기판 처리 장치(100)는, 모터(30M)에 의해, 웨이퍼(W)(톱 플레이트 부재(10a))를 저속으로 회전시킨다. 다음에, 기판 처리 장치(100)는, 플레이트 구동부(30a)에 의해, 기판 지지부(10)를 하측으로 이동시켜(M2), 저류조에 저류된 CDIW 내에 웨이퍼(W)를 침지한다. 이때, 기판 처리 장치(100)는, 정해진 시간, 초음파 진동판(20s)에 의해, 웨이퍼(W) 등에 진동을 부여하여, 웨이퍼(W)를 물리적으로 세정한다. 본 실시형태에서는, 연속적으로 CDIW를 공급하여, 배액구(41d)에 액체를 배액하면서 세정(오버 플로우 세정)한다. 또한, 기판 처리 장치(100)는, 단계 S105에 있어서 사용한 처리액(SC1 등)이 부착된 베이스 플레이트 부재(20a) 등을 동시에 세정할 수 있어, 기판 처리 장치(100)의 세정에 따른 공정(시간)을 삭감할 수 있다.
여기서, 초음파 세정을 하는 초음파 진동판(20s)을 도 4의 (b)에 나타낸다. 본 실시형태에서는, 초음파 진동판(20s)은, 5개의 초음파 진동 소자(20s1∼20s5)를 갖는다. 초음파 진동 소자(20s1∼20s5)는, 베이스 플레이트 부재(20a)의 원형 표면의 중심부로부터 외주부를 향하여 배치할 수 있다. 또한, 초음파 진동 소자(20s1∼20s5)는, 컨트롤러(200)에 의해 그 출력을 개별로 제어할 수 있다.
이상으로부터, 초음파 세정에 의한 처리를 완료하면, 단계 S108로 진행한다.
도 2의 단계 S108(및 도 9의 (a))에 있어서, 기판 처리 장치(100)는, 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W)를 린스 처리한다.
구체적으로는, 우선, 기판 처리 장치(100)는, 플레이트 구동부(30a)에 의해, 기판 지지부(10)를 상측으로 이동(M1)시켜, 저류조의 CDIW 내로부터 웨이퍼(W)를 인상하여 이격시킨다. 또한, 기판 처리 장치(100)는, 베이스 플레이트 구동부(30b)에 의해, 베이스 플레이트 부재(20a)의 상단의 위치를 저류 부재 둑부(21)의 상단의 위치보다 높게 하여(M2), 단계 S107의 CDIW를 제1 액수용부(40b)의 배액구(41d)로부터 배액한다. 이때, 단계 S107의 초음파 세정하는 처리에서 사용한 CDIW의 배출과 후술하는 린스 처리를 동시에 할 수 있어, 기판 처리 장치(100)의 초음파 세정에서 사용한 CDIW의 배출에 따른 시간을 삭감할 수 있다.
다음에, 기판 처리 장치(100)는, 모터(30M)에 의해, 웨이퍼(W)(톱 플레이트 부재(10a))를 정해진 회전 속도(예컨대, 1000 rpm)로 회전시켜, 회전하고 있는 웨이퍼(W)의 표리면에 톱 플레이트 노즐(10n) 및 베이스 플레이트 노즐(20n)로부터 CDIW를 토출한다. 이때, 웨이퍼(W)의 표리면에 토출된 CDIW는, 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력을 받아, 웨이퍼(W)의 표리면 상에 액막을 형성한다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 표리면에 잔존하고 있는 불필요한 전처리의 처리액 등을 세정하고, 린스 처리할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 표리면 상의 CDIW의 액막은 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 외주연으로부터 비산하고, 비산된 CDIW는 컵부(40)의 제2 액수용부(40b)에 의해 받아져, 배액구(41d)로부터 배액된다.
이상으로부터, 린스 처리를 완료하면, 단계 S109로 진행된다.
도 2의 단계 S109(및 도 9의 (b))에 있어서, 기판 처리 장치(100)는, 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W)를 건조 처리한다.
구체적으로는, 우선, 기판 처리 장치(100)는, 톱 플레이트 노즐(10n) 및 베이스 플레이트 노즐(20n)로부터의 CDIW의 토출을 정지한다. 다음에, 기판 처리 장치(100)는, 톱 플레이트 노즐(10n) 및 베이스 플레이트 노즐(20n)로부터 불활성 가스(N2 가스)를 방출한다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 표리면 상에 잔존한 CDIW는 제거되고, 웨이퍼(W)의 표리면을 건조할 수 있다.
이상으로부터, 건조 처리를 완료하면, 단계 S110으로 진행한다.
도 2의 단계 S110에 있어서, 반송 기구(61)(도 3)에 의해, 처리가 끝난 웨이퍼(W)를 기판 처리 장치(100) 밖으로 반출한다. 반출 방법은, 단계 S101의 역순서와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다. 반출을 완료하면, 도면 중의 「종료(END)」로 진행하여, 기판 처리의 동작을 종료한다.
이상, 실시형태를 참조하면서 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 일없이, 첨부된 특허청구범위에 비추어, 여러가지로 변형 또는 변경하는 것이 가능하다.
또한, 사용하는 액체로서, H2SO4, SC1, 및 DIW 등을 예시하였지만, 이들에 한정되지 않고, 실시하는 액처리에 따른 액체를 이용하여도 좋은 것은 물론이다.
전술한 실시형태에 있어서는, 웨이퍼를 기판 처리하는 경우를 예로 설명하였지만, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판 등의 기판을 제조하는 공정에서, 기판에 대하여 액처리하는 경우에 있어서도, 본 발명을 이용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 액체를 저류하며, 액층을 형성하는 저류조와,
    기판을 회전 가능하게 수평으로 지지하며, 상기 저류조에 대한 이격 거리를 증감 가능한 기판 지지부와,
    상기 저류조의 외주측에 마련되며, 상기 기판 지지부가 상기 저류조로부터 이격된 위치에 있어서 상기 기판을 회전시킴으로써 상기 기판으로부터 털리는 액체를 받는 컵부를 구비하고,
    상기 저류조는, 상기 기판 지지부에 의해 지지되는 상기 기판의 하면에 대향하도록 마련된 저류 부재 바닥부와 상기 저류 부재 바닥부의 외주측에 상기 저류 부재 바닥부를 둘러싸도록 마련된 저류 부재 둑부를 포함하며, 상기 저류 부재 바닥부와 상기 저류 부재 둑부의 상대적인 위치 관계를 변화시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저류 부재 바닥부는, 상기 저류 부재 바닥부의 중앙에 상기 저류조 또는 상기 기판의 표면에 액체를 공급하는 베이스 플레이트 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저류 부재 바닥부는, 상기 저류조의 액층에 침지된 기판에 진동을 부여하는 초음파 진동판을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 지지부는, 상기 기판의 표면에 대향하는 위치에 원환(圓環) 형상의 톱 플레이트 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 지지부는, 상기 기판 및 상기 기판의 표면 상의 액체를 가열하는 가열부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 기판 지지부에 의해 기판을 수평으로 지지하는 기판 지지 공정과,
    상기 기판 지지부에 의해 지지되는 상기 기판의 하면에 대향하도록 마련된 저류 부재 바닥부와 상기 저류 부재 바닥부의 외주측에 상기 저류 부재 바닥부를 둘러싸도록 마련된 저류 부재 둑부에 의해 형성된 저류조에 제1 처리액을 저류하여, 상기 제1 처리액의 액층을 형성하는 저류 공정과,
    상기 기판 지지부와 상기 저류 부재 바닥부의 이격 거리를 감소시킴으로써, 상기 기판을 상기 액층에 침지하는 침지 공정과,
    상기 기판 지지부와 상기 저류 부재 바닥부의 이격 거리를 증가시킴으로써, 상기 기판을 상기 액층으로부터 이격하는 이격 공정과,
    상기 기판 지지부를 회전시킴으로써, 상기 기판을 회전시키는 회전 공정과,
    상기 회전하고 있는 기판에 제2 처리액을 공급하여, 상기 회전하고 있는 기판의 표면 상에 액막을 형성하는 액막 형성 공정
    을 포함하고,
    상기 이격 공정은, 상기 저류 부재 둑부의 외주측에, 상기 저류 부재 둑부를 둘러싸도록 마련된 환형의 제1 액 수용부에, 상기 저류 부재 바닥부와 상기 저류 부재 둑부의 상대적인 위치 관계를 변화시킴으로써, 상기 제1 처리액을 배액하는 공정을 포함하며,
    상기 액막 형성 공정은, 상기 제1 액 수용부보다 외주측에 마련된 환형의 제2 액 수용부에, 상기 회전하고 있는 기판으로부터 뿌리쳐진 상기 제2 처리액을 수용하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 처리액은, 세정액, 린스액, 또는 양자 모두인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 침지 공정은, 상기 저류 부재 바닥부에 마련된 초음파 진동판에 의해, 상기 액층을 통해, 상기 기판에 진동을 부여하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 액막 형성 공정은, 상기 기판 지지부와 상기 기판의 간극, 및, 상기 기판과 상기 저류 부재 바닥부의 간극에 불활성 가스를 공급하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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