KR102205819B1 - 기판 세정 방법, 기판 세정 레시피 작성 방법, 및 기판 세정 레시피 작성 장치 - Google Patents

기판 세정 방법, 기판 세정 레시피 작성 방법, 및 기판 세정 레시피 작성 장치 Download PDF

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Abstract

표면에 산화막을 갖는 기판을 세정하는 기판 세정 방법이 제공된다. 이 방법은, 상기 산화막을 소정의 막두께까지 에칭하는 부분 에칭 공정과, 상기 부분 에칭 공정 후에, 상기 기판의 표면에 대해 물리 세정을 실행하는 물리 세정 공정을 포함한다. 상기 산화막은, 파티클을 적어도 부분적으로 도입한 자연 산화막이어도 된다. 이 경우, 상기 부분 에칭 공정은, 상기 파티클을 상기 자연 산화막으로부터 노출시키거나, 또는 상기 자연 산화막으로부터의 노출 부분을 증가시키는 공정이어도 된다. 또, 상기 물리 세정은, 상기 자연 산화막을 상기 기판의 표면에 남기면서, 상기 자연 산화막으로부터 노출된 파티클을 물리적인 작용에 의해 제거하는 공정이어도 된다.

Description

기판 세정 방법, 기판 세정 레시피 작성 방법, 및 기판 세정 레시피 작성 장치
본 발명은, 기판을 세정하는 방법, 그리고 기판 세정을 위한 레시피를 작성하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 또한 컴퓨터를 기판 세정 레시피 작성 장치로서 기능시키기 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 세정 대상인 기판에는, 예를 들어 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED (Field Emission Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 웨이퍼 등의 기판의 세정을 위하여, 이른바 물리 세정이 적용되는 경우가 있다. 물리 세정이란, 물리적인 작용, 보다 구체적으로는 역학적인 에너지에 의해 기판 표면의 이물질 (이하 「파티클」이라고 한다.) 을 제거하는 처리를 말한다. 물리 세정의 구체예는, 초음파 세정, 이류체 세정, 잉크젯 세정, 고화 용해 세정 등이고, 이들은 각각 특허문헌 1 ∼ 3 등에 기재되어 있다.
예를 들어, 이류체 세정은, 이류체 노즐을 사용하여, 기체 및 액체를 혼합한 혼합 유체를 기판의 표면에 공급하는 처리이다. 혼합 유체 중의 액적이 기판의 표면에 충돌하고, 그 충격에 의해 기판 표면의 파티클이 기판으로부터 이탈되게 되어 제거된다. 혼합 유체가 가지는 운동 에너지가 클수록 큰 제거 성능이 얻어지는 한편으로, 운동 에너지가 지나치게 크면, 기판 표면의 디바이스 형성용 패턴이 손상 (예를 들어 패턴 도괴) 을 받을 우려가 있다. 즉, 파티클 제거와 패턴 손상은 트레이드 오프의 관계에 있다. 따라서, 패턴 손상이 발생하지 않는 범위에서 가능한 한 큰 운동 에너지를 가지는 혼합 유체를 사용하는 것이 바람직하다.
이 사정은, 다른 물리 세정에 있어서도 동일하다. 즉, 패턴 손상이 발생하지 않는 범위에서 가능한 한 큰 물리력 (에너지) 을 기판 상의 파티클에 부여하도록, 각 세정 처리에 있어서, 물리력을 조정하기 위한 파라미터가 설정된다.
일본 공개특허공보 2013-214757호 일본 공개특허공보 2003-275696호 일본 공개특허공보 2014-179449호
기판의 표면에 형성되는 패턴의 미세화에 수반하여, 보다 작은 물리력으로 패턴 손상이 발생하도록 되고 있다. 그것에 따라, 기판 상의 파티클을 제거할 수 있고, 또한 기판 상의 패턴의 손상을 회피할 수 있는 물리력 또는 물리 에너지의 범위, 즉 프로세스 윈도우가 작아지고 있다. 그 때문에, 물리 세정에 의해, 패턴 손상을 회피하면서 우수한 파티클 제거 성능을 실현하는 것이 어려워지고 있다.
그래서, 본 발명의 하나의 목적은, 물리 세정을 적용하여 기판 상의 파티클을 효율적으로 제거할 수 있고, 또한 기판 상의 패턴의 손상을 억제할 수 있는 기판 세정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 기판 세정 방법을 실행하기 위한 기판 세정 레시피를 작성하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 컴퓨터를 기판 세정 레시피 작성 장치로서 기능시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.
본 발명은, 표면에 산화막을 갖는 기판을 세정하는 기판 세정 방법으로서, 상기 산화막을 소정의 막두께까지 에칭하는 부분 에칭 공정과, 상기 부분 에칭 공정 후에, 상기 기판의 표면에 대해 물리 세정을 실행하는 물리 세정 공정을 포함하는 기판 세정 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 기판 표면의 산화막이 소정 막두께까지 부분적으로 에칭된다. 즉, 산화막의 표면 부분이 에칭됨으로써, 소정 막두께의 산화막이 남겨진다. 산화막의 표면 부분이 에칭됨으로써, 산화막에 부분적 또는 전체적으로 도입되어 있는 파티클이 노출되고, 또한 그 노출 부분의 비율이 커진다. 따라서, 그 후에 물리 세정을 실행하면, 비교적 작은 에너지로 파티클을 제거할 수 있다. 이렇게 하여, 작은 에너지의 물리 세정으로 필요한 파티클 제거 성능을 실현할 수 있기 때문에, 기판 표면에 형성된 패턴의 손상을 억제 또는 회피할 수 있다.
산화막은 표면 부분이 선택적으로 에칭되므로, 산화막의 하지에 악영향을 미치는 일이 없다. 따라서, 하지에 악영향을 미치는 일 없이, 기판 상의 파티클을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 산화막이, 파티클을 적어도 부분적으로 도입한 자연 산화막이다. 그리고, 상기 부분 에칭 공정이, 상기 파티클을 상기 자연 산화막으로부터 노출시키거나, 또는 상기 자연 산화막으로부터의 노출 부분을 증가시키는 공정이다. 또한, 상기 물리 세정이, 상기 자연 산화막을 상기 기판의 표면에 남기면서, 상기 자연 산화막으로부터 노출된 파티클을 물리적인 작용에 의해 제거하는 공정이다.
기판 표면에 파티클이 부착된 후에 자연 산화막이 기판 표면에 형성되면, 자연 산화막 중에 파티클이 부분적 또는 전체적으로 도입된다. 또, 자연 산화막의 형성 도중에도 파티클이 기판 표면 (엄밀하게는 형성 도중의 자연 산화막의 표면) 에 부착될 가능성이 있다. 이와 같은 경우에도, 자연 산화막 중에 파티클이 부분적 또는 전체적으로 도입된다.
그래서, 자연 산화막을 부분적으로 에칭 (특히 그 표면 부분을 에칭) 함으로써, 파티클의 노출 부분의 비율을 크게 할 수 있기 때문에, 그 후의 물리 세정에서는 비교적 작은 에너지로 파티클을 제거할 수 있다. 그 결과, 패턴 손상을 억제 또는 회피하면서, 기판 상의 파티클을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 부분 에칭 공정이, 상기 기판의 표면에 희석 불산을 공급하는 공정을 포함한다. 이 방법에서는, 희석 불산에 의해, 산화막 (예를 들어 자연 산화막) 의 부분 에칭이 실시된다. 희석 불산을 사용하여 산화막의 전체를 제거하는 것은, 기판 표면의 거칠어짐을 초래할 우려가 있으므로 바람직하지 않다. 그래서, 산화막을 막두께 도중까지 부분적으로 에칭함으로써, 기판 표면을 우수한 상태로 유지하면서, 패턴 손상을 억제 또는 회피하면서, 기판 상의 파티클을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 희석 불산이, 0.1 ％ ∼ 0.5 ％ 의 농도 (질량 농도) 의 불산 (불화수소산) 이다. 이로써, 산화막 (특히 자연 산화막) 의 부분적인 에칭 (라이트 에칭) 을 정밀하게 실시할 수 있다. 그로써, 기판 표면을 우수한 상태로 유지하면서, 패턴 손상을 억제 또는 회피하면서, 기판 상의 파티클을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 물리 세정 공정이, 상기 산화막의 표면에 기체와 액체를 혼합한 혼합 유체를 공급하는 이류체 세정 공정, 상기 산화막의 표면에 초음파를 부여한 액체를 공급하는 초음파 세정 공정, 상기 산화막의 표면에 잉크젯 헤드로부터 액적을 공급하는 잉크젯식 액적 세정 공정, 및 상기 산화막의 표면에 액막을 형성한 후에 고화하여 응고체막을 형성하고, 상기 응고체막을 융해하여 제거하는 고화 용해 세정 공정 중 적어도 하나를 포함한다.
이와 같이, 물리 세정은, 이류체 세정, 초음파 세정, 잉크젯 세정, 또는 고화 용해 세정 중 어느 것이어도 되고, 이들 중 2 개 이상의 조합이어도 된다. 어느 경우에도 물리적인 에너지를 작게 할 수 있으므로, 패턴 손상을 억제 또는 회피하면서, 파티클을 제거할 수 있다.
본 발명은, 또, 표면에 산화막을 갖는 기판을 세정하는 기판 세정 처리를 기판 처리 장치에서 실행하기 위해서 상기 기판 처리 장치에 등록해야 하는 레시피 데이터를 작성하는 기판 세정 레시피 작성 방법을 제공한다. 상기 기판 세정 처리는, 상기 산화막을 소정 막두께까지 에칭하는 부분 에칭 공정과, 상기 부분 에칭 공정 후에, 상기 기판의 표면에 대해 물리 세정을 실행하는 물리 세정 공정을 포함한다. 상기 기판 세정 레시피 작성 방법은, 상기 부분 에칭 공정을 실행하기 위한 스텝 데이터를 작성하는 부분 에칭 스텝 작성 공정과, 상기 물리 세정 공정을 실행하기 위한 스텝 데이터를 작성하는 물리 세정 스텝 작성 공정과, 상기 부분 에칭 공정에 있어서의 에칭 조건과 상기 물리 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건을, 미리 준비한 적합 기준 데이터에 기초하여 적합하게 하는 조건 적합 공정을 포함한다.
이 방법에 의해, 전술한 바와 같은 기판 세정 방법을 실행하기 위한 레시피 데이터가 작성된다. 레시피 데이터는, 기판 처리 장치에 등록된다. 기판 처리 장치가 그 레시피 데이터에 따라 작동함으로써, 전술한 기판 세정 방법이 실행된다. 부분 에칭 공정의 에칭 조건과, 물리 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건은, 적합 기준 데이터에 기초하여, 적합하게 된다. 그로써, 에칭 조건과 물리 세정 조건이 적합한 레시피 데이터를 작성할 수 있으므로, 전체적으로 적절한 기판 세정 처리, 즉 패턴 손상을 억제 또는 회피하면서 필요한 파티클 제거 성능을 달성할 수 있는 기판 세정 처리를 실현할 수 있는 레시피 데이터를 작성할 수 있다.
적합 기준 데이터는, 미리 준비된다. 구체적으로는, 에칭 조건과 물리 세정 조건의 여러 가지 조합에 기초하여 그것들 간의 적합 관계가 찾아내어지고, 그 적합 관계에 기초하여, 적합 기준 데이터가 작성되어도 된다. 보다 구체적으로는, 패턴 손상을 일으키지 않는 범위 또는 패턴 손상을 허용할 수 있는 범위의 물리 세정 에너지를 설정하는 한편으로, 여러 가지 에칭 조건을 설정하여, 기판 세정 (부분 에칭 공정 및 물리 세정 공정) 을 복수 회 시행한다. 각 시행에 대해, 파티클 제거율을 구한다. 파티클 제거율이 합격의 범위에서, 당해 물리 세정 에너지에 적합한 에칭 조건을 정한다. 패턴 손상을 일으키지 않는 범위 또는 패턴 손상을 허용할 수 있는 범위에서 물리 세정 에너지를 여러 가지로 변경하면서, 그것들에 각각 적합한 에칭 조건을 구하면, 에칭 조건과 물리 세정 에너지의 적합 관계를 나타내는 적합 기준 데이터를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 세정 레시피 작성 방법에서는, 상기 부분 에칭 스텝 작성 공정이, 상기 부분 에칭 공정에 있어서의 에칭 조건을 포함하는 스텝 데이터를 작성하는 공정을 포함한다. 또, 상기 조건 적합 공정이, 상기 부분 에칭 스텝 작성 공정에서 작성된 스텝 데이터에 포함되는 에칭 조건에 적합한 물리 세정 조건을 상기 적합 기준 데이터에 기초하여 제시 또는 설정하는 공정을 포함한다.
이 방법에서는, 부분 에칭 스텝 작성 공정에 있어서 에칭 조건이 설정되고, 그 에칭 조건에 적합한 물리 세정 조건이 제시 또는 설정된다. 그로써, 에칭 조건에 적합한 물리 세정 조건을 포함하는 물리 세정 스텝 데이터를 용이하게 작성할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 세정 레시피 작성 방법에서는, 상기 물리 세정 스텝 작성 공정이, 상기 물리 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건을 포함하는 스텝 데이터를 작성하는 공정을 포함한다. 그리고, 상기 조건 적합 공정이, 상기 물리 세정 스텝 작성 공정에서 작성된 스텝 데이터에 포함되는 물리 세정 조건에 적합한 에칭 조건을 상기 적합 기준 데이터에 기초하여 제시 또는 설정하는 공정을 포함한다.
이 방법에서는, 물리 세정 스텝 작성 공정에 있어서 물리 세정 조건이 설정되고, 그 물리 세정 조건에 적합한 에칭 조건이 제시 또는 설정된다. 그로써, 물리 세정 조건에 적합한 에칭 조건을 포함하는 부분 에칭 스텝 데이터를 용이하게 작성할 수 있다.
본 발명은, 또한 표면에 산화막을 갖는 기판을 세정하는 기판 세정 처리를 기판 처리 장치에서 실행하기 위해서 상기 기판 처리 장치에 등록해야 하는 레시피 데이터를 작성하는 기판 세정 레시피 작성 장치를 제공한다. 상기 기판 세정 처리는, 상기 산화막을 소정 막두께까지 에칭하는 부분 에칭 공정과, 상기 부분 에칭 공정 후에, 상기 기판의 표면에 대해 물리 세정을 실행하는 물리 세정 공정을 포함한다. 그리고, 상기 기판 세정 레시피 작성 장치는, 사용자에 의한 지령 입력을 받아들이는 지령 입력 수단과, 상기 지령 입력 수단으로부터 입력되는 지령에 따라, 상기 부분 에칭 공정을 실행하기 위한 스텝 데이터를 작성하는 부분 에칭 스텝 작성 수단과, 상기 지령 입력 수단으로부터 입력되는 지령에 따라, 상기 물리 세정 공정을 실행하기 위한 스텝 데이터를 작성하는 물리 세정 스텝 작성 수단과, 상기 부분 에칭 공정에 있어서의 에칭 조건과 상기 물리 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건을, 미리 준비한 적합 기준 데이터에 기초하여 적합하게 하는 조건 적합 수단을 포함한다.
이 장치에 의해, 전술한 바와 같은 기판 세정 방법을 실행하기 위한 레시피 데이터를 작성할 수 있다. 작성된 레시피 데이터는, 기판 처리 장치에 등록된다. 기판 처리 장치가 그 레시피 데이터에 따라 작동함으로써, 전술한 기판 세정 방법이 실행된다. 부분 에칭 공정의 에칭 조건과, 물리 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건은, 적합 기준 데이터에 기초하여, 적합하게 된다. 그로써, 에칭 조건과 물리 세정 조건이 적합한 레시피 데이터를 작성할 수 있으므로, 전체적으로 적절한 기판 세정 처리, 즉 패턴 손상을 억제 또는 회피하면서 필요한 파티클 제거 성능을 달성할 수 있는 기판 세정 처리를 실현할 수 있는 레시피 데이터를 작성할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 세정 레시피 작성 장치에서는, 상기 부분 에칭 스텝 작성 수단이, 상기 지령 입력 수단으로부터 입력되는 지령에 따라, 상기 부분 에칭 공정에 있어서의 에칭 조건을 설정한 스텝 데이터를 작성하는 수단을 포함한다. 또, 상기 조건 적합 수단이, 상기 부분 에칭 스텝 작성 수단에 의해 작성된 스텝 데이터에 포함되는 에칭 조건에 적합한 물리 세정 조건을 상기 적합 기준 데이터에 기초하여 제시 또는 설정하는 수단을 포함한다.
이 구성에 의해, 부분 에칭 스텝 작성 수단에 의해 에칭 조건을 설정한 스텝 데이터를 작성할 수 있다. 그리고, 그 에칭 조건에 적합한 물리 세정 조건이 제시 또는 설정된다. 그로써, 에칭 조건에 적합한 물리 세정 조건을 포함하는 물리 세정 스텝 데이터를 용이하게 작성할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 세정 레시피 작성 장치에서는, 상기 물리 세정 스텝 작성 수단이, 상기 지령 입력 수단으로부터 입력되는 지령에 따라, 상기 물리 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건을 설정한 스텝 데이터를 작성하는 수단을 포함한다. 또, 상기 조건 적합 수단이, 상기 물리 세정 스텝 작성 수단에 의해 작성된 스텝 데이터에 포함되는 물리 세정 조건에 적합한 에칭 조건을 상기 적합 기준 데이터에 기초하여 제시 또는 설정하는 수단을 포함한다.
이 구성에 의해, 물리 세정 스텝 작성 수단에 의해 물리 세정 조건을 설정한 스텝 데이터가 작성된다. 그리고, 그 물리 세정 조건에 적합한 에칭 조건이 제시 또는 설정된다. 그로써, 물리 세정 조건에 적합한 에칭 조건을 포함하는 부분 에칭 스텝 데이터를 용이하게 작성할 수 있다.
전술한 바와 같은 특징을 갖는 기판 레시피 작성 장치는, 기판 처리 장치에 장착되어 있어도 되고, 기판 처리 장치와는 별도로 설치되어 있어도 된다.
본 발명은, 또한 컴퓨터를 상기 기판 세정 레시피 작성 장치로서 기능시키도록 실행 스텝군이 장착된 (즉, 프로그램된) 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 프로덕트를 제공한다. 이로써, 컴퓨터에 의해 전술한 바와 같은 기판 세정 레시피 작성 장치를 실현할 수 있다.
컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터에 의한 판독이 가능한 기록 매체에 기록되어 제공되어도 된다. 이와 같은 기록 매체는, 컴퓨터에 구비된 기록 매체여도 되고, 컴퓨터와는 별도의 기록 매체여도 된다. 또, 컴퓨터 프로그램은, 통신 회선을 통한 통신에 의해 제공되어도 된다. 통신 회선은, 일부 또는 전부가 무선 회선이어도 된다.
본 발명에 있어서의 상기 서술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 분명하게 된다.
도 1 의 도 1A, 도 1B 및 도 1C 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 세정 방법을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 2 의 도 2A 및 도 2B 는, 이류체 세정 등의 물리 세정에 있어서의 프로세스 윈도우를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은, 상기 기판 세정 방법의 부분 에칭 공정에 있어서의 희석 불산에 의한 에칭 시간과 파티클 제거율의 관계에 대해 조사한 실험 결과를 나타낸다.
도 4 의 도 4A 및 도 4B 는, 상기 부분 에칭 공정의 에칭 조건과 파티클 제거율의 관계에 대한 더욱 자세한 실험 결과를 나타낸다.
도 5 는, 전술한 바와 같은 기판 세정 처리를 실행하기 위한 기판 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6 은, 상기 기판 처리 장치에 구비된 이류체 노즐의 구성예를 나타내는 종단면도이다.
도 7 은, 기판 처리 장치의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8 은, 전술한 바와 같은 기판 세정 처리를 실행하기 위한 레시피 데이터의 일례를 나타낸다.
도 9 는, 전술한 바와 같은 기판 세정 방법을 실행하기 위한 레시피 데이터 작성의 구체예를 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 10 은, 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 블록도이다.
도 11 은, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 구성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 12 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 구성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 13 은, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 구성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 14 는, 적합 기준 데이터의 개념을 나타내기 위한 그래프이다.
도 1A, 도 1B 및 도 1C 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 세정 방법을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 1A 는, 세정 처리 전의 기판 (W) 의 표면의 상태를 확대하여 나타낸다. 세정 대상인 기판 (W) 은, 예를 들어 반도체 웨이퍼이다. 기판 (W) 의 표면에는, 디바이스를 구성하는 미세 패턴 (도시생략) 이 형성되어 있다. 그리고, 기판 (W) 의 표면에는, 파티클 (P) 이 부착되어 있다. 파티클 (P) 은, 기판 (W) 의 표면에 형성된 자연 산화막 (70) (예를 들어 SiO2) 에 부분적으로 도입되어 있다. 따라서, 자연 산화막 (70) 이 기판 (W) 에 대한 파티클 (P) 의 부착을 보강하고 있다.
이 실시형태의 기판 세정 방법은, 도 1B 에 나타내는 부분 에칭 공정과, 도 1C 에 나타내는 물리 세정 공정을 포함한다. 물리 세정 공정은, 부분 에칭 공정 후에 실행된다.
이 실시형태에서는, 부분 에칭 공정 (도 1B) 에 있어서, 기판 (W) 의 표면에 희석 불산 (80) 이 공급된다. 그로써, 자연 산화막 (70) 이 소정 막두께까지 부분적으로 에칭된다. 즉, 자연 산화막 (70) 은 전부가 제거되는 것이 아니라, 표면 부분 (71) (도 1C 참조) 이 막두께 도중까지 에칭 (라이트 에칭) 되고, 소정의 막두께의 부분 (72) 이 기판 (W) 의 표면에 남겨진다. 이 부분 에칭 공정에 의해, 파티클 (P) 의 노출 부분이 증가한다. 부분 에칭 공정 전의 단계에서 자연 산화막 (70) 에 전체가 도입되어 있는 파티클 (P) 이 있으면, 이와 같은 파티클 (P) 은, 부분 에칭 공정에 의해, 자연 산화막 (70) 으로부터 부분적으로 노출되고, 또한 그 노출 부분이 증가한다. 또한, 도 1B 에는, 자연 산화막 (70) 에 부분적으로 도입되어 있는 파티클 (P) 만을 나타내고 있다.
희석 불산 (80) 의 농도 (질량 농도) 는, 예를 들어 0.1 ％ ∼ 0.5 ％ 로 일정하다. 이 일정 농도의 희석 불산 (80) 에 의한 에칭량은, 에칭액으로서의 희석 불산 (80) 의 공급 유량과, 그 공급 시간 (에칭 시간) 에 의존한다. 예를 들어, 일정 유량으로 희석 불산 (80) 을 공급한다고 하면, 에칭량은 에칭 시간에 의존한다. 따라서, 부분 에칭 공정에 있어서의 에칭 조건은, 희석 불산 (80) 의 공급 유량 및 에칭 시간을 포함한다. 희석 불산 (80) 의 공급 유량이 일정하면, 에칭 조건의 변동 파라미터는 에칭 시간 (희석 불산 공급 시간) 이다.
물리 세정 공정 (도 1C 참조) 은, 이 실시형태에서는, 이류체 세정 공정이다. 구체적으로는, 이류체 노즐 (도 1C 에서는 도시생략) 에 의해 액체와 기체를 혼합한 혼합 유체 (81) 가 형성되고, 그 혼합 유체 (81) 가 기판 (W) 의 표면에 공급된다. 더욱 구체적으로는, 이류체 노즐에는, 액체의 일례로서의 DIW (탈이온수) 와, 기체의 일례로서의 불활성 가스 (예를 들어 질소 가스) 가 공급된다. 이들 이류체 노즐에 의해 혼합됨으로써, 혼합 유체 (81) 가 형성되고, 그 혼합 유체 (81) 가 기판 (W) 의 표면을 향하여 공급된다. 혼합 유체 (81) 는, DIW 의 미소 액적을 포함하는, 그 미소 액적이 불활성 가스의 흐름을 타고 기판 (W) 의 표면에 충돌한다. 그 충돌에 의한 충격에 의해, 기판 (W) 표면의 파티클 (P) 이 기판 (W) 으로부터 박리된다.
혼합 유체 (81) 가 가지는 에너지는, 주로 이류체 노즐에 대한 불활성 가스의 공급 유량 및 공급 시간에 의해 제어 가능하다. 즉, 일정 유량으로 DIW 를 이류체 노즐에 공급하는 한편으로, 불활성 가스 유량 및 혼합 유체 공급 시간을 원하는 에너지에 따라 제어한다. 그것에 의해, 혼합 유체 (81) 중의 액적의 입경 및 밀도 그리고 액적이 가지는 운동 에너지가 변동한다. 그것에 의해, 혼합 유체 (81) 가 가지는 물리력, 즉 물리적인 에너지를 제어할 수 있다. 따라서, 물리 세정 공정으로서의 이류체 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건은, 불활성 가스의 공급 유량 및 혼합 유체의 공급 시간을 변동 파라미터로서 포함한다.
부분 에칭 공정에서 자연 산화막 (70) 이 부분적으로 제거됨으로써, 파티클 (P) 이 노출되거나, 혹은 파티클 (P) 의 노출 부분이 증대한다. 따라서, 그 후의 이류체 세정 공정에서는, 물리적인 에너지가 작아도, 파티클 (P) 을 충분히 제거할 수 있다. 즉, 작은 물리 에너지의 이류체 세정 공정을 적용할 수 있으므로, 기판 (W) 의 표면에 형성된 디바이스 형성을 위한 패턴의 손상을 억제 또는 회피할 수 있다.
도 2A 및 도 2B 는, 이류체 세정 등의 물리 세정에 있어서의 프로세스 윈도우를 설명하기 위한 도면이다. 가로축은 물리 세정의 에너지 (역학적인 에너지) 또는 물리력을 나타내고, 세로축은 상대도수를 나타낸다. 곡선 LP 는, 물리 세정 후에 기판 상에 남은 파티클의 개수를 나타낸다. 물리 세정의 에너지가 클수록, 잔류 파티클 개수가 적어지는 것을 알 수 있다. 물리 세정에 의해 거의 모든 파티클을 기판 상으로부터 제거하기 위해서, 곡선 LP 가 가로축과 접하는 경계 부근에 물리 세정 에너지의 하한이 설정된다. 곡선 LD 는, 물리 세정 후에 기판 상에서 관측되는 패턴 손상의 개수를 나타낸다. 물리 세정 에너지가 작으면 패턴 손상은 발생하지 않는다. 물리 세정 에너지가 커질수록 패턴 손상의 개수가 많아진다. 물리 세정에 의한 패턴의 손상을 억제 또는 회피하기 위해서, 곡선 LD 가 가로축과 접하는 경계 부근에 물리 세정 에너지의 상한이 설정된다. 물리 세정 에너지의 하한과 상한 사이는, 프로세스 윈도우 (PW) 로 불린다. 프로세스 윈도우 (PW) 내에서 물리 세정 에너지를 설정함으로써, 패턴 손상을 억제 또는 회피하면서, 기판 상의 파티클을 양호하게 제거할 수 있다. 물리 세정 에너지에는 넓어짐이 있고, 예를 들어 곡선 LE 와 같이 된다.
기판 상에 형성된 패턴이 미세할 때에는, 작은 물리 세정 에너지로 패턴의 손상이 발생한다. 그러면, 곡선 LP, LD 의 사이가 좁고, 즉 프로세스 윈도우 (PW) 가 좁아진다. 그 결과, 도 2A 에 나타내는 바와 같이, 곡선 LE 로 나타내는 물리 세정 에너지의 분포가 곡선 LP, LD 의 적어도 일방과 중첩될 우려가 있다. 곡선 LP, LE 의 중첩 부분 PR (사선을 붙여 나타낸다) 은 파티클 잔류의 원인이 되고, 곡선 LE, LD 의 중첩 부분 PD (사선을 붙여 나타낸다) 는 패턴 손상의 원인이 된다. 따라서, 프로세스 윈도우 (PW) 가 작을 때에는, 적절한 물리 세정 에너지를 설정하는 것이 곤란하다.
그래서, 이 실시형태에서는, 물리 세정 공정을 실행하기 전에, 부분 에칭 공정을 실행하고 있다. 이로써, 물리 세정에 의해 파티클을 제거하기 위해서 필요한 에너지가 작아진다. 즉, 곡선 LP 가, 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 물리 세정의 에너지 또는 물리력이 작은 측, 바꾸어 말하면 도 2B 의 좌측으로 시프트한다. 그 결과, 프로세스 윈도우 (PW) 가 넓어지므로, 물리 세정 에너지의 분포 (곡선 LE) 가 곡선 LP, LD 와 중첩되지 않도록 물리 세정의 조건을 설정할 수 있다. 이렇게 하여, 적절한 물리 세정 조건의 설정이 가능해진다.
도 3 은, 부분 에칭 공정에 있어서의 희석 불산에 의한 에칭 시간과 파티클 제거율의 관계에 대해 조사한 실험 결과를 나타낸다. 보다 구체적으로는, 전술한 기판 세정 방법에 있어서, 기판 상에 형성된 패턴의 손상을 억제 또는 회피할 수 있는 물리 세정 에너지를 설정하였다. 즉, 물리 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건을 일정하게 설정하였다. 그 한편으로, 부분 에칭 공정에서는, 일정 농도의 희석 불산을 일정 유량으로 공급하고, 복수의 샘플에 대해 상이한 에칭 시간 (희석 불산 처리 시간) 을 설정하였다. 그리고, 기판 세정 전 (부분 에칭 공정 전) 과, 기판 세정 후 (물리 세정 공정 후) 에, 각각 기판 상의 파티클수를 검출하고, 파티클 제거율을 구하였다.
파티클 제거율은, 여기서는 미리 미립자 (파티클) 를 부착시킨 기판으로부터 제거된 당해 미립자의 비율을 말한다. 구체적으로는, 기판 표면의 입자수 (N0) 를 계측하고, 그 후에 기판의 표면에 파티클 (예를 들어 Si3N4 입자) 을 부착시켜 기판 표면의 입자수 N1 을 계측하고, 또한 세정 후에 기판 표면의 입자수 N2 를 계측한다. 이 경우의 파티클 제거율은, 다음 식에 의해 계산된다.
파티클 제거율 (％) = 100 × (N1 - N2)/(N1 - N0)
도 3 으로부터, 부분 에칭 공정을 실행하지 않는 경우의 파티클 제거율이 27 ％ 정도인데 대하여, 희석 불산에 의한 처리 시간 (에칭 시간) 을 길게 함에 따라, 파티클 제거율이 증가하는 것을 알 수 있다. 즉, 부분 에칭 공정을 실행함으로써, 파티클 제거율이 향상되어 있다. 또한, 에칭 시간을 120 초 이상으로 함으로써, 100 ％ 에 가까운 파티클 제거율을 달성할 수 있는 것을 알 수 있다.
따라서, 이 예에서는, 에칭 시간을 120 초 정도로 정하여 부분 에칭 공정을 실행하고, 그 후에 상기 물리 세정 조건으로 물리 세정 공정을 실행하면, 패턴 손상을 억제 또는 회피하면서, 대략 100 ％ 의 제거율로 기판 상의 파티클을 제거할 수 있다.
도 4A 및 도 4B 는, 부분 에칭 공정의 에칭 조건과 파티클 제거율의 관계에 대한 더욱 자세한 실험 결과를 나타낸다. 도 4A 및 도 4B 에 있어서, 심볼 「◆」은, 물리 세정 공정에 이류체 세정 처리를 적용한 경우의 실험 결과를 나타낸다. 또, 심볼 「◇」은, 물리 세정 공정에 고화 용해법 (후술하는 도 13 참조. 단, 이 예에서는 고분자막을 사용한다.) 을 적용한 경우의 실험 결과를 나타낸다.
도 4A 에 있어서, 세로축은 파티클 제거율을 나타낸다. 가로축은, 자연 산화막 중에 도입된 부분에 있어서의 파티클의 표면적의 비율 (산화막 내 표면적 비율) 을 나타낸다. 즉, 파티클의 전체 표면적에 대한, 자연 산화막에 접하고 있는 부분의 부분 표면적의 비율이다. 이 표면적 비율은, 희석 불산을 사용한 부분 에칭 공정의 에칭 조건에 대응하고 있다. 즉, 에칭 조건 (희석 불산의 농도 및 공급 시간) 에 의해, 부분 에칭 공정에서 에칭되는 막두께가 구해진다. 한편, 부분 에칭 공정 전의 자연 산화막의 막두께는, 미리 계측해 둘 수 있다. 따라서, 부분 에칭 공정 후의 자연 산화막의 막두께를 구할 수 있다. 그리고, 기판 표면에 접하는 일정 반경의 구체로 파티클을 모델화한다. 그러면, 부분 에칭 후에 기판 상에 잔류하고 있는 자연 산화막 내에 도입된 부분의 부분 표면적을 계산에 의해 구할 수 있다. 이 부분 표면적의 전체 표면적에 대한 비율, 즉 표면적 비율은, 부분 에칭 공정 후의 자연 산화막의 막두께에 대응하고 있으므로, 결국 에칭 조건에 대응하고 있다.
한편, 도 4B 에 있어서, 세로축은 파티클 제거율을 나타낸다. 가로축은, 자연 산화막 중에 도입된 부분에 있어서의 파티클의 체적의 비율 (산화막 내 체적 비율) 을 나타낸다. 즉, 파티클의 전체 체적에 대한, 자연 산화막에 도입되어 있는 부분의 부분 체적의 비율이다. 이 체적 비율은, 희석 불산을 사용한 부분 에칭의 에칭 조건에 대응하고 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 에칭 조건을 알 수 있으면, 부분 에칭 후의 자연 산화막의 막두께가 구해진다. 그리고, 기판 표면에 접하는 일정 반경의 구체로 파티클을 모델화하면, 부분 에칭 후의 자연 산화막 내에 도입된 부분의 부분 체적을 계산에 의해 구할 수 있다. 이 부분 체적의 전체 체적에 대한 비율, 즉 체적 비율은, 부분 에칭 공정 후의 자연 산화막의 막두께에 대응하고 있으므로, 결국 에칭 조건에 대응하고 있다.
물리 세정 공정에 대해서는, 전술한 경우와 마찬가지로, 기판 상에 형성된 패턴의 손상을 억제 또는 회피할 수 있는 물리 세정 에너지를 설정하였다. 즉, 물리 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건을 일정하게 설정하였다.
도 4A 및 도 4B 로부터, 자연 산화막 중에 도입되어 있는 비율 (표면적 또는 체적의 비율) 이 작을수록, 즉 자연 산화막으로부터 보다 많은 부분이 노출되어 있을수록, 제거율이 높아지는 것을 알 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5 는, 자연 산화막의 에칭에 의해 파티클 제거율이 향상되는 것을 나타내고 있다. 또한, 자연 산화막의 에칭만, 즉 물리 세정 공정을 실시하지 않는 경우에는 파티클이 거의 제거되지 않는 것은, 별도의 실험에 의해 확인되었다.
도 5 는, 전술한 바와 같은 기판 세정 처리를 실행하기 위한 기판 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 개념도이다. 기판 처리 장치는, 기판을 1 장씩 처리하는 매엽형의 장치이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 스핀 척 (10) 과, 제 1 이동 노즐 (11) 과, 제 2 이동 노즐 (12) 과, 고정 노즐 (13) 을 구비하고 있다.
스핀 척 (10) 은, 처리 대상인 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 기판 유지 기구이다. 스핀 척 (10) 은, 연직인 회전축선 (3) 둘레로 회전 가능하다. 스핀 척 (10) 을 회전시키기 위해서, 전동 모터 (2) 가 구비되어 있다. 전동 모터 (2) 는, 기판 (W) 을 회전시키는 기판 회전 유닛의 일례이다. 이 구성에 의해, 기판 (W) 을 수평으로 유지하고, 그 중심을 통과하는 회전축선 (3) 둘레로 회전시킬 수 있다.
제 1 및 제 2 이동 노즐 (11, 12) 은, 각각 기판 (W) 을 처리하기 위한 처리 유체 (이 실시형태에서는 처리액) 를 스핀 척 (10) 에 유지된 기판 (W) 을 향하여 토출하는 처리 유체 노즐 (이 실시형태에서는 처리액 노즐) 이다. 제 1 이동 노즐 (11) 및 제 2 이동 노즐 (12) 은, 제 1 스캔 아암 (21) 및 제 2 스캔 아암 (22) 에 각각 장착되어 있다. 제 1 스캔 아암 (21) 및 제 2 스캔 아암 (22) 은, 각각 수평으로 연장되어 있고, 그들의 선단부에 제 1 및 제 2 이동 노즐 (11, 12) 이 각각 고정되어 있다.
제 1 및 제 2 스캔 아암 (21, 22) 은, 제 1 및 제 2 아암 구동 기구 (31, 32) 에 의해 각각 구동되고, 그것에 의해 그것들의 선단부가 각각 수평 방향 및 연직 방향으로 이동된다. 그것에 따라, 제 1 및 제 2 이동 노즐 (11, 12) 이 각각 수평 방향 및 연직 방향으로 이동된다. 따라서, 제 1 및 제 2 이동 노즐 (11, 12) 은, 스핀 척 (10) 에 유지된 기판 (W) 에 대해 접근 및 이반하는 방향으로 각각 이동 가능하고, 또한 당해 기판 (W) 의 표면을 따라 수평으로 각각 이동 가능하다. 보다 구체적으로는, 제 1 이동 노즐 (11) 이 처리액을 토출하면서 수평으로 이동할 때, 기판 (W) 의 상면에 있어서의 착액점은, 회전 중심 부근으로부터 기판 (W) 의 둘레 가장자리에 이르는 범위에서 이동한다. 동일하게, 제 2 이동 노즐 (12) 이 처리액을 토출하면서 수평으로 이동할 때, 기판 (W) 의 상면에 있어서의 착액점은, 회전 중심 부근으로부터 기판 (W) 의 둘레 가장자리에 이르는 범위에서 이동한다. 그것에 의해, 처리액에 의해, 기판 (W) 의 상면이 스캔된다. 스핀 척 (10) 을 회전시켜 기판 (W) 을 회전시켜 두면, 처리액의 착액점이 소용돌이상의 궤적을 그리고 기판 (W) 의 상면을 주사한다. 제 1 아암 구동 기구 (31) 는, 제 1 스캔 아암 (21) 을 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동 유닛과, 제 1 스캔 아암 (21) 을 연직 방향으로 이동시키는 수직 이동 유닛을 구비하고 있어도 된다. 동일하게, 제 2 아암 구동 기구 (32) 는, 제 2 스캔 아암 (22) 을 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동 유닛과, 제 2 스캔 아암 (22) 을 연직 방향으로 이동시키는 수직 이동 유닛을 구비하고 있어도 된다. 수평 이동 유닛은, 대응하는 스캔 아암 (21, 22) 을 그 기단부에 설정한 연직의 요동축선 둘레로 요동시키고, 그것에 의해 대응하는 스캔 아암 (21, 22) 의 선단부를 수평 방향으로 이동시키는 요동 기구를 포함하고 있어도 된다.
제 1 및 제 2 이동 노즐 (11, 12) 은, 처리액에 의해 기판 표면을 주사하는 대신에, 고정 위치에서 처리액을 토출할 수도 있다. 구체적으로는, 제 1 이동 노즐 (11) 로부터 토출되는 처리액이 회전축선 (3) 상, 즉 기판 (W) 의 회전 중심에 착액하도록 설정한 처리 위치에서 제 1 이동 노즐 (11) 을 정지시킨다. 이 정지 상태의 제 1 이동 노즐 (11) 로부터 기판 (W) 의 회전 중심에 처리액을 토출시킨다. 토출된 처리액은, 기판 (W) 의 표면에 착액하고, 회전 상태의 기판 (W) 상에서 원심력을 받아 바깥쪽으로 넓어진다. 그것에 의해, 기판 (W) 의 표면 전역을 처리액으로 처리할 수 있다. 제 2 이동 노즐 (12) 에 대해서도 동일하다.
이 실시형태에서는, 제 1 이동 노즐 (11) 은, 에칭액으로서의 희석 불산을 토출하는 에칭액 노즐로서 사용된다. 희석 불산을 기판 (W) 의 표면에 공급할 때, 기판 (W) 이 회전되는 한편으로, 제 1 이동 노즐 (11) 은, 전술한 처리 위치에서 정지하도록 제어되고, 기판 (W) 의 회전 중심을 향하여 희석 불산을 공급한다. 한편, 제 2 이동 노즐 (12) 은, 이 실시형태에서는, 혼합 유체를 공급하는 이류체 노즐로서의 형태를 가지고 있다. 혼합 유체를 공급할 때, 기판 (W) 이 회전되는 한편으로, 제 2 이동 노즐 (12) 은, 기판 (W) 의 회전 중심과 그 외주 가장자리 사이에서 이동된다. 그것에 의해, 혼합 유체가 기판 (W) 의 전체면을 주사한다.
고정 노즐 (13) 은, 고정 위치로부터 기판 (W) 을 향하여 처리 유체 (이 실시형태에서는 처리액) 를 토출하는 처리 유체 노즐 (이 실시형태에서는 처리액 노즐) 이다. 고정 노즐 (13) 은, 스핀 척 (10) 에 유지된 기판 (W) 의 중심 부근을 향하여 처리액을 토출한다. 기판 (W) 의 표면에 도달한 처리액은, 기판 (W) 의 상면에서 넓어진다. 특히, 스핀 척 (10) 이 회전하고 있으면, 처리액은 원심력에 의해 기판 (W) 상면의 전역에 신속하게 넓어진다. 이 실시형태에서는, 고정 노즐 (13) 은, 린스액으로서의 DIW 를 공급한다. 또, 고정 노즐 (13) 은, 제 2 이동 노즐 (12) 이 혼합 유체를 기판 (W) 에 공급할 때에도, DIW 를 커버 린스액으로서 공급한다. 이 DIW 는, 적어도 혼합 유체가 도달하는 영역에 있어서 기판 (W) 의 표면을 덮어, 혼합 유체가 기판 (W) 의 표면에 직접 도달하는 것에 의한 패턴의 손상을 억제한다.
제 1 이동 노즐 (11) 은, 제 1 처리액 공급로 (41) 에 결합되어 있다. 제 1 처리액 공급로 (41) 는, 불산 공급원 (51) (에칭액 공급원) 에 접속되어 있다. 제 1 처리액 공급로 (41) 에는, 제 1 처리액 밸브 (V1) 가 개재되어 있다. 제 1 처리액 밸브 (V1) 를 개폐함으로써, 제 1 이동 노즐로부터의 에칭액 (희석 불산 (DHF)) 의 공급/정지를 전환할 수 있다. 제 1 처리액 공급로 (41) 에는, 제 1 유량계 (F1) 및 제 1 유량 조정 밸브 (FV1) 가 개재되어 있다. 제 1 유량 조정 밸브 (FV1) 는, 예를 들어 전동 모터가 부착된 유량 조정 밸브이고, 유로의 개방도 조정이 가능한 밸브이다. 따라서, 제 1 유량 조정 밸브 (FV1) 를 제어함으로써, 에칭액의 공급 유량을 조정할 수 있다. 제 1 유량계 (F1) 는, 제 1 처리액 공급로 (41) 를 통과하는 에칭액의 유량, 즉 제 1 이동 노즐 (11) 로부터 토출되는 에칭액의 유량을 감시한다.
제 2 이동 노즐 (12) 은, 제 2 처리액 공급로 (42) 에 결합되어 있다. 제 2 처리액 공급로 (42) 는, 혼합 유체를 구성하는 액체의 일례인 DIW 를 공급하는 DIW 공급원 (52) (액체 공급원) 에 접속되어 있다. 제 2 처리액 공급로 (42) 에는, 제 2 처리액 밸브 (V2) 가 개재되어 있다. 제 2 이동 노즐 (12) 에는, 또한 기체 공급로 (44) 가 접속되어 있다. 기체 공급로 (44) 는, 질소 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급원 (54) (기체 공급원) 에 접속되어 있다. 기체 공급로 (44) 에는, 불활성 가스 밸브 (V21) 가 개재되어 있다. 제 2 이동 노즐 (12) 은, 제 2 처리액 공급로 (42) 로부터 공급되는 DIW 와, 기체 공급로 (44) 로부터 공급되는 불활성 가스를 혼합하여, 기액 혼합된 혼합 유체를 생성하고, 그 혼합 유체를 기판 (W) 을 향하여 공급한다. 혼합 유체는, 미소한 액적을 포함하고, 그 액적이 불활성 가스의 기류에 의해 기판 (W) 에 공급된다. 제 2 처리액 밸브 (V2) 및 불활성 가스 밸브 (V21) 를 개폐함으로써, 혼합 유체의 공급/정지를 전환할 수 있다.
제 2 처리액 공급로 (42) 에는, 제 2 유량계 (F2) 및 제 2 유량 조정 밸브 (FV2) 가 개재되어 있다. 제 2 유량 조정 밸브 (FV2) 는, 예를 들어 전동 모터가 부착된 유량 조정 밸브이고, 유로의 개방도 조정이 가능한 밸브이다. 따라서, 제 2 유량 조정 밸브 (FV2) 를 제어함으로써, DIW 의 공급 유량을 조정할 수 있다. 제 2 유량계 (F2) 는, 제 2 처리액 공급로 (42) 를 통과하는 DIW 의 유량, 즉 제 2 이동 노즐 (12) 에 공급되는 DIW 의 유량을 감시한다.
기체 공급로 (44) 에는, 불활성 가스 유량계 (F21) 및 불활성 가스 유량 조정 밸브 (FV21) 가 개재되어 있다. 불활성 가스 유량 조정 밸브 (FV21) 는, 예를 들어 전동 모터가 부착된 유량 조정 밸브이고, 유로의 개방도 조정이 가능한 밸브이다. 따라서, 불활성 가스 유량 조정 밸브 (FV21) 를 제어함으로써, 불활성 가스의 공급 유량을 조정할 수 있다. 불활성 가스 유량계 (F21) 는, 기체 공급로 (44) 를 통과하는 불활성 가스의 유량, 즉 제 2 이동 노즐 (12) 에 공급되는 불활성 가스의 유량을 감시한다.
이류체 노즐로서의 형태를 갖는 제 2 이동 노즐 (12) 이 토출하는 혼합 유체의 역학적인 에너지는, 주로 불활성 가스의 유량에 의존한다. 그래서, 제 2 처리액 공급로 (42) 를 통과하는 DIW 의 유량을 일정값으로 하고, 기체 공급로 (44) 를 통과하는 불활성 가스의 유량을 필요한 에너지에 따라 제어함으로써, 적절한 에너지를 가지는 혼합 유체에 의한 물리 세정을 실현할 수 있다.
고정 노즐 (13) 은, 제 3 처리액 공급로 (43) 에 결합되어 있다. 제 3 처리액 공급로 (43) 는, 린스액 공급원 (53) 에 접속되어 있다. 린스액 공급원 (53) 은, DIW 나 탄산수 등의 린스액을 공급한다. 제 3 처리액 공급로 (43) 에는, 제 3 처리액 밸브 (V3) 가 개재되어 있다. 제 3 처리액 밸브 (V3) 를 개폐함으로써, 린스액의 공급/정지를 전환할 수 있다. 제 3 처리액 공급로 (43) 에는, 제 3 유량계 (F3) 및 제 3 유량 조정 밸브 (FV3) 가 개재되어 있다. 제 3 유량 조정 밸브 (FV3) 는, 예를 들어 전동 모터가 부착된 유량 조정 밸브이고, 유로의 개방도 조정이 가능한 밸브이다. 따라서, 제 3 유량 조정 밸브 (FV3) 를 제어함으로써, 린스액의 공급 유량을 조정할 수 있다. 제 3 유량계 (F3) 는, 제 3 처리액 공급로 (43) 를 통과하는 린스액의 유량, 즉 고정 노즐 (13) 로부터 토출되는 린스액의 유량을 감시한다.
도 6 은, 제 2 이동 노즐 (12) 을 구성하는 이류체 노즐 (이하 「이류체 노즐 (12)」이라고 하는 경우가 있다.) 의 구성예를 나타내는 종단면도이다. 이류체 노즐 (12) 은, 2 종류의 유체 (기체 및 액체) 를 혼합함으로써 미소 액적을 생성하는 노즐이다. 이류체 노즐 (12) 은, 원통상의 내측 노즐 부재 (121) 와, 그 주위에 배치된 외측 노즐 부재 (122) 를 포함한다. 내측 노즐 부재 (121) 에 제 2 처리액 공급로 (42) 를 구성하는 액체 공급관이 접속되어 있고, 외측 노즐 부재 (122) 에 기체 공급로 (44) 를 구성하는 가스 공급관이 접속되어 있다. 내측 노즐 부재 (121) 는 하단에 액체 분출구 (123) 를 가지고 있고, 이 액체 분출구 (123) 는 기판 (W) 의 피처리면인 표면 (상면) 에 대향하도록 위치하고 있다. 따라서, 제 2 처리액 공급로 (42) 로부터 공급된 액체 (DIW) 는 액체 분출구 (123) 로부터 기판 (W) 의 표면을 향하여 분출된다.
한편, 내측 노즐 부재 (121) 와 외측 노즐 부재 (122) 사이에는 간극 (125) 이 형성되어 있고, 간극 (125) 에 기체 공급로 (44) 가 연통되어 있다. 간극 (125) 은 액체 분출구 (123) 의 주위에 원환상으로 개구된 가스 분출구 (124) 를 가지고 있다. 간극 (125) 의 직경 및 직경 방향의 폭은, 액체 분출구 (123) 를 향하여 작아지게 되어 있고, 그로써 기체 공급로 (44) 로부터 공급된 불활성 가스가 가스 분출구 (124) 로부터 세차게 분출된다.
분출된 불활성 가스는 액체 분출구 (123) 로부터 소정의 거리 떨어진 혼합점 (126) 으로 수속하도록 진행되고, 액체 분출구 (123) 로부터 분출된 액체와 혼합점 (126) 에서 혼합된다. 이 혼합에 의해 액상의 DIW 는 미소 액적이 되고, 생성된 미소 액적은 불활성 가스에 의해 가속되어, 고속의 액적류가 되어 기판 (W) 을 향한다. 즉, DIW 의 미소 액적과 불활성 가스의 고속류로 형성된 혼합 유체 (81) 가 기판 (W) 의 표면을 향하여 공급된다.
이와 같이 하여 기판 (W) 의 표면을 향하여 공급되는 혼합 유체 (81) 에 포함되는 미소 액적은, 고속으로 기판 (W) 의 표면과 충돌한다. 그 미소 액적의 운동 에너지에 의해, 기판 (W) 표면의 파티클을 물리적으로 제거할 수 있다.
도 6 에 나타낸 이류체 노즐 (12) 은, 노즐의 외부에서 액체와 불활성 가스를 혼합하여 미소 액적을 생성하는, 이른바 외부 혼합형의 이류체 노즐이다. 이와 같은 외부 혼합형의 이류체 노즐 대신에, 노즐 내부에서 기체와 액체를 혼합하는 내부 혼합형의 이류체 노즐이 적용되어도 된다.
도 7 은, 기판 처리 장치의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 컨트롤러 (90) 를 구비하고 있다. 컨트롤러 (90) 는, 컴퓨터로서의 기본 구성을 가지고 있다. 컨트롤러 (90) 는, 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 제어 가능한 리소스를 제어하는 제어 수단의 일례이다. 제어 가능한 리소스는, 스핀 척 (10) 을 회전시키기 위한 전동 모터 (2) (스핀 모터), 제 1 아암 구동 기구 (31), 제 2 아암 구동 기구 (32) 를 포함한다. 제어 가능한 리소스는, 또한 개폐 밸브 (V1 ∼ V3, V21) 및 유량 조정 밸브 (FV1 ∼ FV3, FV21) 를 포함한다. 컨트롤러 (90) 에는, 또한 유량계 (F1 ∼ F3, F21) 를 포함하는 각종 센서류의 출력 신호가 입력되고 있다.
컨트롤러 (90) 는, 연산 유닛 (CPU) (91) 및 기억 유닛 (92) 을 구비하고 있다. 기억 유닛 (92) 은, 메모리 (ROM 및 RAM 을 포함한다), 대용량 기억 장치 (HDD, SDD 등) 를 포함하고 있어도 된다. 컨트롤러 (90) 에는, 디스플레이 (95) 및 입력 유닛 (96) 이 접속되어 있다. 입력 유닛 (96) 은, 키보드, 포인팅 디바이스와 같이, 컨트롤러 (90) 에 대한 지령 또는 정보의 입력을 위해서 사용자에 의해 조작되는 장치이고, 지령 입력 수단의 일례이다.
기억 유닛 (92) 에는, 연산 유닛 (91) 이 실행하는 프로그램 (100), 기판 처리 순서를 기술한 데이터인 레시피 데이터 (111) 등의 데이터 (110) 가 격납된다.
프로그램 (100) 은, 레시피 데이터 (111) 에 기초하여 기판 처리 장치 (1) 의 리소스를 제어하고, 그로써 기판 (W) 에 대한 처리를 실현하는 기판 처리 프로그램 (101) 을 포함한다. 또, 프로그램 (100) 은, 레시피 데이터 (111) 를 작성하기 위한 레시피 작성 프로그램 (102) 을 포함하고 있어도 된다.
레시피 데이터 (111) 는, 기판 (W) 의 처리 순서를 기술한 복수의 스텝을 나타내는 스텝 데이터를 포함한다. 기억 유닛 (92) 에 격납되는 데이터 (110) 는, 레시피 데이터 (111) 외에, 적합 기준 데이터 (112) 를 포함한다. 적합 기준 데이터 (112) 는, 레시피 데이터 (111) 의 작성 시에 참조되어, 복수의 처리의 처리 조건을 적합하게 하기 위한 기준 데이터이다. 보다 구체적으로는, 적합 기준 데이터 (112) 는, 부분 에칭 공정을 위한 스텝 데이터에서 규정되는 에칭 조건과, 물리 세정 공정을 위한 스텝 데이터에서 규정되는 물리 세정 조건의 적합 관계를 나타내는 기준 데이터를 포함한다. 기억 유닛 (92) 은, 레시피 데이터 기억 수단의 일례이고, 또한 적합 기준 데이터 기억 수단의 일례이다.
적합 기준 데이터 (112) 는, 미리 준비되어 기억 유닛 (92) 에 격납된다. 구체적으로는, 에칭 조건과 물리 세정 조건의 여러 가지 조합에 기초하여 그들 간의 적합 관계가 찾아내어지고, 그 적합 관계에 기초하여, 적합 기준 데이터 (112) 가 작성된다. 보다 구체적으로는, 패턴 손상을 일으키지 않는 범위 또는 패턴 손상을 허용할 수 있는 범위의 물리 세정 에너지를 설정하는 한편으로, 여러 가지 에칭 조건을 설정하고, 기판 세정 (부분 에칭 공정 및 물리 세정 공정) 을 복수회 시행한다. 각 시행에 대해, 파티클 제거율을 구한다. 그로써, 전술한 도 3 에 나타내는 바와 같은 결과가 얻어진다. 그리고, 파티클 제거율이 합격의 범위에서, 당해 물리 세정 에너지에 적합한 에칭 조건을 정한다. 패턴 손상을 일으키지 않는 범위 또는 패턴 손상을 허용할 수 있는 범위에서 물리 세정 에너지를 여러 가지로 변경하면서, 그것들에 각각 적합한 에칭 조건을 구하면, 에칭 조건과 물리 세정 에너지의 적합 관계를 나타내는 적합 기준 데이터 (112) 를 얻을 수 있다.
도 14 는 적합 기준 데이터 (112) 의 개념을 나타내기 위한 그래프이다. 도 14 는, 가로축에 이류체 노즐 (12) 에 공급되는 불활성 가스 유량 (즉, 불활성 가스 유량 조정 밸브 (FV21) 의 개방도) 을, 세로축에 제 1 이동 노즐 (11) 로부터 기판 (W) 으로 공급되는 희석 불산의 공급 시간 (즉, 제 1 처리액 밸브 (V1) 의 개방 시간) 을 취한 그래프이다. 불활성 가스 유량 (n1 내지 n4) 의 범위에서 물리 세정을 실시하면 기판 (W) 상에 형성된 패턴의 손상을 억제 또는 회피할 수 있는 것으로 한다. 본 그래프 중, r1, r2, r3 및 r4 로 나타내는 시간 범위 (이하, 적정 에칭 시간 범위라고 한다) 는 기판 (W) 상에 형성된 패턴의 손상을 억제 또는 회피하면서, 원하는 파티클 제거율을 달성하는 것이 가능한 희석 불산의 공급 시간의 범위를 나타내고 있다. 예를 들어, 이류체 노즐 (12) 에 공급되는 불활성 가스 유량이 n1 인 경우, 시간 t4 ∼ t8 의 범위 내에서 희석 불산을 공급하면, 기판 (W) 상에 형성된 패턴의 손상을 억제 또는 회피하면서, 원하는 파티클 제거율을 달성하는 것이 가능하다. 그러나, 희석 불산의 공급 시간이 t4 를 하회하면 (범위 r11 의 경우), 원하는 파티클 제거율을 달성할 수 없다. 반대로, 희석 불산의 공급 시간이 t8 을 초과하면 과잉 에칭이 된다. 따라서, 불활성 가스 유량이 n1 인 경우, 시간 범위 r1 로 에칭을 실시하면 된다.
적정 에칭 시간 범위 r1 내지 r4 의 상한 및 하한은 불활성 가스 유량의 유량과 함께 변화한다. 즉, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 적정 에칭 시간 범위 r1 내지 r4 의 상한값 (t5, t6, t7, t8) 및 하한값 (t1, t2, t3, t4) 은 불활성 가스의 유량의 증가과 함께 감소하고 있다.
이상에서는, 적합 기준 데이터 (112) 의 개념을, 불활성 가스 유량과 희석 불산의 공급 시간의 대응 관계만으로 설명했지만, 실제의 적합 기준 데이터 (112) 는 여러 가지 에칭 조건과 물리 세정 조건의 조합에 있어서의 적합 관계가 생각된다. 예를 들어, 이와 같은 조합으로서, 불활성 가스 유량과 희석 불산의 공급 시간·공급 유량의 조합이나, 불활성 가스 유량·공급 시간과 희석 불산 공급 시간·공급 유량의 조합 등이 생각된다.
또, 도 14 에서는 불활성 가스 유량은 이산적인 데이터 (n1, n2, n3 및 n4) 로서 도시되어 있지만, 시행 결과를 적절히 보완함으로써, 적합 기준 데이터 (112) 에서는 연속적인 불활성 가스 유량의 데이터여도 된다.
도 8 은, 전술한 바와 같은 기판 세정 처리를 실행하기 위한 레시피 데이터의 일례를 나타낸다. 레시피를 구성하는 각 스텝의 스텝 데이터는, 예를 들어 스텝 번호, 점프처 스텝, 기판 회전수 (rpm), 처리 시간 (초), 제 1 ∼ 제 4 밸브, 제 1 ∼ 제 4 유량, 노즐 제어 1, 2 등의 처리 조건에 관한 기술을 포함한다. 원칙적으로 스텝 번호에 따라 처리가 실행되고, 스텝 번호에 따르지 않는 순서를 지정할 때에는, 점프처 스텝의 난에 다음의 스텝의 스텝 번호가 기술된다. 기판 회전수는, 스핀 척 (10) 을 회전시켜 기판 (W) 을 회전시킬 때의 회전수이다. 처리 시간은 당해 스텝의 시간이고, 예를 들어 스핀 척 (10) 의 회전수가 지정 회전수로 유지되는 시간을 나타낸다. 제 1 ∼ 제 4 밸브의 난에는, 제어 대상의 밸브가 기입된다. 제 1 ∼ 제 4 유량의 난에는, 각각 제 1 ∼ 제 4 밸브를 통과하는 처리 유체의 유량이 기입된다.
도 8 의 예에 있어서, 스텝 번호 1 은, 기판 (W) 의 회전을 개시하는 스텝이다. 이 예에서는, 기판 (W) 의 회전수가 1000 rpm 까지 가속된다.
스텝 번호 2 는, 희석 불산을 기판 (W) 에 공급하는 부분 에칭 스텝을 규정하고 있다. 이 예에서는, 기판 (W) 의 회전수가 1000 rpm 으로 제어된다. 제 1 밸브로서, 제 1 처리액 밸브 (V1) 가 지정되어 있다. 즉, 스텝 번호 2 에서는, 제 1 처리액 밸브 (V1) 를 개방하는 제어 동작이 지정되어 있다. 또한, 제 1 처리액 밸브 (V1) 에 대응하는 유량, 즉 제 1 처리액 공급로 (41) 를 통과하는 희석 불산의 유량이 지정되어 있다. 이 예에서는, 500 밀리리터/분이다. 또, 처리 시간은 60 초로 지정되어 있다. 「노즐 제어 1」에는, 제 1 이동 노즐 (11) 이 기판 (W) 의 중앙에서 정지하는 노즐 이동 제어가 지정되어 있다. 따라서, 스텝 번호 2 가 실행될 때, 컨트롤러 (90) 는, 제 1 아암 구동 기구 (31) 를 제어하여, 제 1 이동 노즐 (11) 을 기판 (W) 의 회전 중심 상에 배치하고 정지시킨다. 그리고, 기판 (W) 이 1000 rpm 으로 회전되고 있는 상태에서 제 1 처리액 밸브 (V1) 가 개방된다. 그로써, 제 1 이동 노즐 (11) 로부터 기판 (W) 의 표면의 회전 중심을 향하여 희석 불산이 공급된다. 그때의 희석 불산의 유량은, 컨트롤러 (90) 가 유량계 (F1) 의 출력을 감시하면서 유량 조정 밸브 (FV1) 를 제어함으로써, 500 밀리리터/분으로 제어된다. 그 상태에서, 희석 불산이 60 초간에 걸쳐서 기판 (W) 의 표면에 공급된다.
스텝 번호 3 은, 기판 (W) 의 상면의 약액 (희석 불산) 을 린스액 (예를 들어 DIW) 으로 씻어내는 린스 처리 스텝이다. 이 예에서는, 기판 (W) 의 회전수가 1000 rpm 으로 제어된다. 제어 대상의 제 1 밸브로서 제 3 처리액 밸브 (V3) 가 등록되어 있다. 또한, 제 3 처리액 공급로 (43) 를 통과하는 린스액의 유량이 지정되어 있다. 이 예에서는, 1500 밀리리터/분이다. 이들 유량의 지정에 따라, 유량계 F3 의 출력이 감시되고, 그것에 따라 유량 조정 밸브 (FV3) 가 제어된다. 처리 시간은, 15 초로 되어 있다. 따라서, 린스액에 의한 린스 처리는 15 초간에 걸쳐서 실시되게 된다.
스텝 번호 4 는, 기판 (W) 을 이류체 노즐로부터 토출되는 혼합 유체를 사용하여 물리 세정하기 위한 스텝을 규정하고 있다. 이 예에서는, 기판 (W) 의 회전수가 1000 rpm 으로 제어된다. 제 1 밸브로서 제 2 처리액 밸브 (V2) 가 지정되어 있고, 제 2 밸브로서 불활성 가스 밸브 (V21) 가 지정되어 있고, 제 3 밸브로서 제 3 처리액 밸브 (V3) 가 지정되어 있다. 즉, 스텝 번호 4 에서는, 제 2 처리액 밸브 (V2), 불활성 가스 밸브 (V21) 및 제 3 처리액 밸브 (V3) 를 개방하는 제어 동작이 지정되어 있다. 또한, 제 2 처리액 밸브 (V2) 에 대응하는 유량, 즉 제 2 처리액 공급로 (42) 를 통과하는 DIW 의 유량이 지정되어 있다. 이 예에서는, 100 밀리리터/분이다. 또, 불활성 가스 밸브 (V21) 에 대응하는 유량, 즉 기체 공급로 (44) 를 통과하는 불활성 가스의 유량이 지정되어 있다. 이 예에서는, 20000 밀리리터/분이다. 또한, 제 3 처리액 밸브 (V3) 에 대응하는 유량, 즉 제 3 처리액 공급로 (43) 를 통과하는 린스액 (예를 들어 DIW) 의 유량이 지정되어 있다. 이 예에서는, 200 밀리리터/분이다. 또, 처리 시간은 60 초로 지정되어 있다. 「노즐 제어 1」에는, 제 2 이동 노즐 (12) 이 기판 (W) 의 회전 중심과 외주 가장자리 사이에서 이동하는 스캔 동작이 지정되어 있다. 따라서, 스텝 번호 4 가 실행될 때, 컨트롤러 (90) 는, 제 2 아암 구동 기구 (32) 를 제어하여, 제 2 이동 노즐 (12) 을 기판 (W) 의 표면을 따라 왕복 이동시킨다. 그리고, 기판 (W) 이 1000 rpm 으로 회전되고 있는 상태에서 제 2 처리액 밸브 (V2) 및 불활성 가스 밸브 (V21), 그리고 제 3 처리액 밸브 (V3) 가 개방된다. 그로써, 제 2 이동 노즐 (12) (이류체 노즐) 로부터 기판 (W) 의 표면의 회전 중심을 향하여 혼합 유체가 공급되고, 고정 노즐 (13) 로부터 기판 (W) 의 표면의 회전 중심을 향하여 린스액이 공급된다. 제 2 이동 노즐 (12) (이류체 노즐) 에 공급되는 DIW 의 유량은, 컨트롤러 (90) 가 유량계 (F2) 의 출력을 감시하면서 유량 조정 밸브 (FV2) 를 제어함으로써, 100 밀리리터/분으로 제어된다. 또, 불활성 가스의 유량은, 컨트롤러 (90) 가 유량계 (F21) 의 출력을 감시하면서 유량 조정 밸브 (FV21) 를 제어함으로써, 20000 밀리리터/분으로 제어된다. 그 상태에서, 제 2 이동 노즐 (12) 은, 기판 (W) 의 표면 상을 주사하면서, 혼합 유체를 60 초간에 걸쳐 기판 (W) 의 표면에 공급한다. 또, 컨트롤러 (90) 는, 유량계 (F3) 의 출력을 감시하면서 유량 조정 밸브 (FV3) 를 제어함으로써, 고정 노즐 (13) 로부터 공급되는 린스액의 유량을 200 밀리리터/분으로 제어한다.
스텝 번호 5 는, 혼합 유체에 의한 물리 세정 처리 후의 기판 (W) 상에 남는 이물질을 린스액 (예를 들어 DIW) 으로 씻어내는 린스 처리 스텝이다. 이 예에서는, 기판 (W) 의 회전수가 1000 rpm 으로 제어된다. 제어 대상의 제 1 밸브로서 제 3 처리액 밸브 (V3) 가 등록되어 있다. 또한, 제 3 처리액 공급로 (43) 를 통과하는 린스액의 유량이 지정되어 있다. 이 예에서는, 1500 밀리리터/분이다. 이들 유량의 지정에 따라, 유량계 (F3) 의 출력이 감시되고, 그것에 따라 유량 조정 밸브 (FV3) 가 제어된다. 처리 시간은, 15 초로 되어 있다. 따라서, 린스액에 의한 린스 처리는 15 초간에 걸쳐 실시되게 된다.
스텝 번호 6 은, 기판 (W) 의 상면 및 하면의 액 성분을 기판 (W) 의 고속 회전에 의해 떨쳐내는 스핀 건조 스텝이다. 이 예에서는, 기판 (W) 의 회전수가 2500 rpm 으로 지정되어 있다. 처리 시간은 15 초로 되어 있다.
스텝 번호 7 은, 기판 (W) 의 회전을 정지하는 스텝이고, 기판 (W) 의 회전수가 0 rpm 으로 지정되어 있다.
컨트롤러 (90) 에 있어서, 연산 유닛 (91) 이 레시피 작성 프로그램 (102) 을 실행함으로써, 전술한 바와 같은 레시피 데이터를 작성하는 레시피 데이터 작성 기능이 제공된다. 사용자는, 이 레시피 데이터 작성 기능을 이용함으로써, 디스플레이 (95) 및 입력 유닛 (96) 을 맨 머신 인터페이스로서 이용하면서, 레시피 데이터를 작성할 수 있다. 구체적으로는, 개개의 스텝에 대해 처리 조건을 기술하는 조작을 실행하여 스텝 데이터를 작성할 수 있어, 복수의 스텝 데이터를 포함하는 레시피 데이터를 작성할 수 있다. 작성된 레시피 데이터는, 기억 유닛 (92) 에 등록된다.
도 9 는, 전술한 바와 같은 기판 세정 방법을 실행하기 위한 레시피 데이터 작성의 구체예를 설명하기 위한 플로우 차트이다. 이 처리는, 연산 유닛 (91) 이 레시피 작성 프로그램 (102) 을 실행함으로써 제공된다.
사용자는, 입력 유닛 (96) 을 조작함으로써, 레시피 작성 프로그램 (102) 을 기동하여, 레시피 데이터의 작성을 개시한다. 레시피 데이터 작성에 있어서는, 사용자는, 레시피 데이터를 구성하는 스텝을 나타내는 스텝 데이터를 작성하고 등록하는 조작을 반복한다 (S1, S2, S3). 즉, 도 8 의 레시피 데이터의 경우이면, 스텝 번호 1 ∼ 7 의 스텝 데이터가 순차 작성된다. 스텝 번호 2 의 스텝 데이터의 작성이, 부분 에칭 스텝의 스텝 데이터의 작성에 대응한다. 또, 스텝 번호 4 의 스텝 데이터의 작성이, 물리 세정 스텝의 스텝 데이터의 작성에 대응한다. 따라서, 연산 유닛 (91) 이 레시피 작성 프로그램 (102) 을 실행함으로써, 입력 유닛 (96) 으로부터 입력되는 지령에 따라 부분 에칭 스텝의 스텝 데이터를 작성하는 부분 에칭 스텝 작성 수단으로서의 기능이 제공된다. 동일하게, 연산 유닛 (91) 이 레시피 작성 프로그램 (102) 을 실행함으로써, 입력 유닛 (96) 으로부터 입력되는 지령에 따라 물리 세정 공정을 실행하기 위한 스텝 데이터를 작성하는 물리 세정 스텝 작성 수단으로서의 기능이 제공된다. 또한, 레시피 데이터의 작성 순서는, 반드시 스텝 번호에 따를 필요는 없다.
사용자가 레시피 데이터를 구성하는 모든 스텝 데이터를 작성하고 등록을 종료하면 (S3 : YES), 연산 유닛 (91) 은, 작성된 레시피 데이터를 적합 기준 데이터 (112) 와 대조한다 (S4). 보다 구체적으로는, 부분 에칭 공정의 스텝 데이터 (도 8 의 예에서는 스텝 번호 2) 에 의해 나타내는 에칭 조건과, 물리 세정 공정의 스텝 데이터 (도 8 의 예에서는 스텝 번호 4) 에 의해 나타내는 물리 세정 조건이, 적합 기준 데이터 (112) 의 내용과 적합하고 있는지 여부가 판단된다. 적합하고 있다고 판단되면 (S5 : YES), 연산 유닛 (91) 은, 레시피 데이터 작성 처리를 종료한다.
스텝 S5 의 판단 공정에 대해, 도 14 를 이용하여 구체적으로 설명한다. 연산 유닛 (91) 은, 스텝 S2 에서 작업자가 등록한 스텝 번호 2 의 데이터로부터 부분 에칭 공정에 있어서의 희석 불산의 공급 유량의 데이터를 취득한다. 또, 연산 유닛 (91) 은, 스텝 S2 에서 작업자가 등록한 스텝 번호 S4 의 데이터로부터 물리 세정 공정에 있어서의 불활성 가스의 공급 유량의 데이터를 취득한다. 그리고, 에칭액의 공급 시간과 불활성 가스의 공급 유량의 조합이, 도 14 에 나타내는 적합 기준 데이터 (112) 중의 적정 에칭 시간 범위 r1 내지 r4 중 어느 것에 포함되는지 판단한다. 적정 에칭 시간 범위 r1 내지 r4 중 어느 것에 포함되는 경우에는, 연산 유닛 (91) 은 스텝 S2 에서 작업자가 등록한 에칭 조건과 물리 세정 조건이 적합 기준 데이터 (112) 의 내용에 적합하다고 판단한다 (S5 : YES). 한편, 적정 에칭 시간 범위 r1 내지 r4 의 어느 것에도 포함되지 않는 경우에는, 연산 유닛 (91) 은 스텝 S2 에서 작업자가 등록한 에칭 조건과 물리 세정 조건이 적합 기준 데이터 (112) 의 내용에 적합하지 않다고 판단한다 (S5 : NO).
부적합이라고 판단되면, 레시피 데이터를 수정하기 위한 처리가 실시된다. 도 9 에서는, 레시피 데이터를 수정하기 위한 2 개의 처리예를 병기하고 있다.
제 1 처리예 (S11 ∼ S13) 에서는, 연산 유닛 (91) 이 사용자에 대해 레시피 데이터의 수정을 촉구하고, 그것에 따라, 사용자가 입력 유닛 (96) 을 조작하여, 레시피 데이터를 수정한다. 보다 구체적으로는, 연산 유닛 (91) 은, 사용자에 대해 레시피 데이터가 부적합인 것을 통지한다 (S11). 이 통지는, 예를 들어 디스플레이 (95) 에 부적합의 통지 표시를 표시시킴으로써 실시할 수 있다. 연산 유닛 (91) 은, 또한 사용자에 대해, 에칭 조건에 적합한 물리 세정 조건, 물리 세정 조건에 적합한 에칭 조건, 또는 그들 양방을 제시한다 (S12). 이 제시도 디스플레이 (95) 에서의 표시에 의해 실시할 수 있다. 이 제시를 받고, 사용자는, 입력 유닛 (96) 을 조작함으로써, 부분 에칭 공정의 스텝 데이터, 물리 세정 공정의 스텝 데이터, 또는 그들 양방의 스텝 데이터를 수정한다 (S13). 그 후, 재차, 레시피 데이터가 적합 기준 데이터 (112) 와 대조된다 (S4). 이렇게 하여, 적합 기준 데이터 (112) 에 적합한 레시피 데이터를 작성하여, 기억 유닛 (92) 에 등록할 수 있다.
제 2 처리예 (S21 ∼ S24) 에서는, 연산 유닛 (91) 이 적합 기준 데이터 (112) 에 적합하도록 레시피 데이터를 수정하고, 그 수정에 대해 사용자의 승인을 요구한다. 보다 구체적으로는, 연산 유닛 (91) 은, 레시피 데이터가 적합 기준 데이터에 적합하도록, 부분 에칭 공정의 스텝 데이터, 물리 세정 공정의 스텝 데이터, 또는 그들 양방의 스텝 데이터를 수정한다 (S21). 예를 들어, 작업자가 지정한 조건이 도 14 중의 점 P 로 나타내는 조건이었던 경우, 연산 유닛 (91) 은 희 불산 공급 시간을 t4 이상으로 변경하여 부분 에칭 공정의 스텝 데이터를 재설정한다. 혹은, 불활성 가스의 유량을 n2 로 변경하여 물리 세정 공정의 스텝 데이터를 재설정한다. 혹은 희불산 공급 시간 및 불활성 가스 양방을 수정하여, 부분 에칭 공정 및 물리 세정 공정의 스텝 데이터를 재설정한다.
그리고, 연산 유닛 (91) 은, 사용자에 대해, 스텝 데이터의 변경, 즉 에칭 조건 및/또는 물리 세정 조건을 변경한 것을 통지하고 (S22), 그 변경에 대한 승인을 요구한다 (S23). 사용자에 대한 통지는, 디스플레이 (95) 에 메세지 등을 표시함으로써 실시할 수 있다. 이때, 사용자가 설정한 레시피 데이터가 적합 기준 데이터 (112) 에 적합하지 않은 것을 아울러 통지해도 된다. 사용자는, 입력 유닛 (96) 을 조작함으로써, 변경을 승인할 수 있다 (S23 : YES). 이로써, 연산 유닛 (91) 은, 레시피 데이터 작성 처리를 종료한다. 한편, 사용자는, 입력 유닛 (96) 을 조작함으로써, 레시피 데이터의 변경을 부인할 수도 있다 (S23 : NO). 이 경우에는, 사용자는, 레시피 데이터를 수정한다 (S24). 구체적으로는, 부분 에칭 공정의 스텝 데이터, 물리 세정 공정의 스텝 데이터, 또는 그들 양방의 스텝 데이터를 수정한다 (S21). 그 후, 재차, 레시피 데이터가 적합 기준 데이터 (112) 와 대조된다 (S4). 이와 같은 처리를 반복함으로써, 적합 기준 데이터 (112) 에 적합한 레시피 데이터를 작성하여, 기억 유닛 (92) 에 등록할 수 있다.
이상과 같이, 이 실시형태의 기판 세정 방법에 의하면, 기판 (W) 표면의 자연 산화막 (70) 이 소정의 막두께까지 부분적으로 에칭된다. 즉, 자연 산화막 (70) 의 표면 부분 (71) 이 에칭됨으로써, 소정 막두께의 자연 산화막 (70 (72)) 이 남겨진다. 자연 산화막 (70) 의 표면 부분 (71) 이 에칭됨으로써, 자연 산화막 (70) 에 부분적 또는 전체적으로 도입되어 있는 파티클 (P) 이 노출되고, 또한 그 노출 부분의 비율이 커진다. 따라서, 그 후에 물리 세정을 실행하면, 비교적 작은 에너지로 파티클 (P) 을 제거할 수 있다. 이렇게 하여, 작은 에너지의 물리 세정으로 필요한 파티클 제거 성능을 실현할 수 있기 때문에, 기판 (W) 의 표면에 형성된 패턴의 손상을 억제 또는 회피할 수 있다.
또, 자연 산화막 (70) 은 표면 부분 (71) 이 선택적으로 에칭되므로, 자연 산화막 (70) 의 하지에 악영향을 미치는 일이 없다. 따라서, 하지에 악영향을 미치는 일 없이, 기판 상의 파티클을 제거할 수 있다.
보다 구체적으로는, 이 실시형태에서는, 부분 에칭 공정에 있어서, 희석 불산이 사용된다. 희석 불산을 사용하여 자연 산화막 (70) 의 전체를 제거하는 것은, 기판 (W) 표면의 거칠어짐을 초래할 우려가 있으므로 바람직하지 않다. 그래서, 자연 산화막 (70) 을 막두께 도중까지 부분적으로 에칭함으로써, 기판 (W) 의 표면을 우수한 상태로 유지하면서, 패턴 손상을 억제 또는 회피하면서, 기판 (W) 상의 파티클 (P) 을 제거할 수 있다.
또, 희석 불산의 농도는, 0.1 ％ ∼ 0.5 ％ 의 농도이므로, 자연 산화막 (70) 의 부분적인 에칭 (라이트 에칭) 을 정밀하게 실시할 수 있다. 그로써, 기판 (W) 의 표면을 우수한 상태로 유지하면서, 패턴 손상을 억제 또는 회피하면서, 기판 (W) 상의 파티클 (P) 을 제거할 수 있다.
또, 이 실시형태에서는, 전술한 바와 같은 기판 세정 방법을 실행하기 위한 레시피 데이터 (111) 가 작성된다. 레시피 데이터 (111) 는, 기판 처리 장치 (1) 에 등록되고, 기판 처리 장치 (1) 가 그 레시피 데이터 (111) 에 따라 작동함으로써, 전술한 기판 세정 방법이 실행된다. 부분 에칭 공정의 에칭 조건과, 물리 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건은, 적합 기준 데이터 (112) 에 기초하여, 적합하게 된다. 그로써, 에칭 조건과 물리 세정 조건이 적합한 레시피 데이터 (111) 를 작성할 수 있으므로, 전체적으로 적절한 기판 세정 처리, 즉 패턴 손상을 억제 또는 회피하면서 필요한 파티클 제거 성능을 달성할 수 있는 기판 세정 처리를 실현할 수 있는 레시피 데이터를 작성할 수 있다.
또, 이 실시형태에서는, 레시피 데이터의 작성 단계에 있어서, 부분 에칭 공정에 있어서의 에칭 조건에 적합한 물리 세정 조건, 물리 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건에 적합한 에칭 조건, 또는 그들 양방이 사용자에게 제시된다. 그로써, 서로 적합한 에칭 조건 및 물리 세정 조건을 각각 포함하는 부분 에칭 스텝 데이터 및 물리 세정 스텝 데이터를 용이하게 작성할 수 있다.
도 10 은, 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 블록도이다. 이 실시형태의 설명에 있어서, 전술한 도 1 ∼ 도 9 를 재차 참조한다. 도 10 에 있어서, 전술한 도 7 에 나타낸 프로그램 및 데이터와 동등의 내용의 프로그램 및 데이터에는 동일 참조 부호를 붙인다.
이 실시형태에서는, 레시피 데이터 (111) 의 작성이, 기판 처리 장치 (1) 와는 별도로 설치된 컴퓨터 시스템 (200) 에 의해 작성된다. 그리고, 작성이 완료된 레시피 데이터 (111) 가 기판 처리 장치 (1) 에 등록된다.
레시피 데이터 (111) 를 등록하기 위해서, 기판 처리 장치 (1) 는, 데이터 입력 인터페이스 (120) (도 7 을 아울러 참조) 를 구비하고 있다. 데이터 입력 인터페이스 (120) 는, 레시피 데이터 (111) 를 격납한 기록 매체를 판독하는 리더 유닛이어도 된다. 기록 매체는, 광 디스크나 자기 디스크 등이어도 되고, USB 메모리나 메모리 카드 등의 포터블 메모리여도 된다. 데이터 입력 인터페이스 (120) 는, 통신 유닛을 포함하고 있어도 된다. 즉, 예를 들어, 네트워크로부터 데이터 입력 인터페이스 (120) 를 통하여 기판 처리 장치 (1) 에 레시피 데이터 (111) 가 등록되어도 된다.
컴퓨터 시스템 (200) 은, 컴퓨터 본체 (201) 와, 디스플레이 (202) 와, 입력 유닛 (203) 과, 데이터 입출력 인터페이스 (204) 를 포함한다. 입력 유닛 (203) 은, 키보드, 포인팅 디바이스 등과 같이, 사용자에 의해 컴퓨터 본체 (201) 에 대한 입력 조작을 실시하기 위한 장치이고, 지령 입력 수단의 하나의 예이다. 컴퓨터 본체 (201) 는, 연산 유닛 (211) 과 기억 유닛 (212) 을 포함한다. 연산 유닛 (211) 은, CPU 등을 포함한다. 기억 유닛 (212) 은, 메모리 (ROM 및 RAM 을 포함한다), 대용량 기억 유닛 (HDD, SDD 등) 을 포함하고 있어도 된다. 기억 유닛 (212) 에는, 연산 유닛 (211) 이 실행하는 프로그램 (300) 이나 각종 데이터 (310) 가 격납된다. 각종 데이터 (310) 는, 레시피 데이터 (111) 및 적합 기준 데이터 (112) 를 포함한다.
프로그램 (300) 은, 레시피 데이터 (111) 를 작성하기 위한 레시피 작성 프로그램 (102) 을 포함하고 있어도 된다.
데이터 입출력 인터페이스 (204) 는, 데이터의 기록 및 판독이 가능한 기록 매체에 대한 기록/판독을 실시하는 리더·라이터 유닛이어도 된다. 기록 매체는, 광 디스크나 자기 디스크 등이어도 되고, USB 메모리나 메모리 카드 등의 포터블 메모리여도 된다. 데이터 입출력 인터페이스 (204) 는, 통신 유닛을 포함하고 있어도 된다. 즉, 예를 들어, 네트워크를 통하여 데이터의 입출력이 실시되어도 된다.
기억 유닛 (212) 에 격납되는 레시피 데이터 (111) 는, 기판 (W) 의 처리 순서를 기술한 복수의 스텝을 나타내는 스텝 데이터를 포함한다.
레시피 작성 프로그램 (102) 을 연산 유닛 (211) 에 의해 실행함으로써, 컴퓨터 시스템 (200) 에서 레시피 데이터 (111) 를 작성하여 기억 유닛 (212) 에 격납할 수 있다. 또, 다른 컴퓨터 등으로 레시피 데이터를 작성하고, 그 레시피 데이터를 데이터 입출력 인터페이스 (204) 를 통하여 취득하고, 기억 유닛 (212) 에 격납하고, 필요에 따라 편집할 수도 있다.
레시피 데이터 (111) 의 작성에 관한 동작은, 전술한 도 9 를 참조하여 설명한 동작과 동일하다. 단, 이 실시형태에서는, 레시피 데이터 작성을 위한 어시스트 기능이 컴퓨터 시스템 (200) 의 연산 유닛 (211) 에 의해 제공된다.
이렇게 하여, 컴퓨터 시스템 (200) 에서 미리 작성된 레시피 데이터 (111) 가, 기판 처리 장치 (1) 에 등록된다. 따라서, 기판 처리 장치 (1) 의 컨트롤러 (90) 는, 레시피 작성 프로그램을 구비하고 있을 필요는 없다. 또, 기판 처리 장치 (1) 의 기억 유닛 (92) 에는, 적합 기준 데이터 (112) 가 격납되어 있을 필요도 없다.
이와 같이, 이 실시형태에 의하면, 기판 처리 장치 (1) 와는 별도의 컴퓨터 시스템 (200) 에 있어서 레시피 데이터 (111) 를 작성할 수 있다.
도 11 은, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1A) 의 구성을 설명하기 위한 개념도이다. 도 11 에 있어서, 도 5 에 나타낸 각 부와 동일한 부분에는 동일 참조 부호를 붙인다. 이 실시형태에서는, 물리 세정 수단으로서 이류체 노즐 대신에, 초음파 노즐로 이루어지는 제 2 이동 노즐 (12A) 이 구비되어 있다. 제 2 이동 노즐 (12A) 은, 제 2 처리액 공급로 (42) 에 결합되어 있고, DIW 공급원 (52) 으로부터 DIW 의 공급을 받도록 구성되어 있다. 제 2 이동 노즐 (12A) 내에 있어서 DIW 가 통과하는 처리액 유로에 대향하도록 진동판 (401) 이 배치되어 있다. 진동판 (401) 은, 고주파 발진 회로 (402) 가 생성하는 구동 신호에 의해 구동되고, 초음파 주파수로 진동한다. 그로써, 제 2 이동 노즐 (12A) 을 통과하는 DIW 에 초음파 진동이 부여되고, 그 초음파 진동이 부여된 DIW 가 기판 (W) 의 표면에 공급된다. 따라서, 초음파 진동이 기판 (W) 및 기판 (W) 의 표면에 존재하는 파티클에 전파되고, 그로써, 파티클이 기판 (W) 의 표면으로부터 이탈한다. 이렇게 하여, 기판 (W) 의 표면에 초음파 진동을 부여한 액체를 공급하는 초음파 세정 공정이 물리 세정 공정으로서 실행된다. 이 경우의 물리 세정의 에너지는, 초음파 진동의 진폭, 즉 고주파 발진 회로 (402) 의 출력을 조정함으로써 제어된다. 또한, 초음파 노즐의 상세한 구조예는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2015-65355호, 일본 공개특허공보 2013-214757호 등에 기재되어 있다.
도 12 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1B) 의 구성을 설명하기 위한 개념도이다. 도 12 에 있어서, 도 5 에 나타낸 각 부와 동일한 부분에는 동일 참조 부호를 붙인다. 이 실시형태에서는, 물리 세정 수단으로서 이류체 노즐 대신에, 잉크젯 헤드의 형태를 갖는 토출 헤드로 이루어지는 제 2 이동 노즐 (12B) 이 구비되어 있다. 제 2 이동 노즐 (12B) 은, 제 2 처리액 공급로 (42) 에 결합되어 있고, DIW 공급원 (52) 으로부터 DIW 의 공급을 받도록 구성되어 있다. 또, 제 2 이동 노즐 (12B) 에는, 헤드 구동 회로 (411) 가 접속되어 있다.
제 2 이동 노즐 (12A) 은, 기판 (W) 에 대향하는 기판 대향면 (412) 을 가지고 있다. 기판 대향면 (412) 에는, 복수의 토출구가 정렬하여 배치되어 있다. 제 2 이동 노즐 (12A) 은, 잉크젯 방식에 의해, 복수의 토출구로부터 DIW 의 액적을 기판 (W) 을 향하여 토출한다. 이 액적의 운동 에너지에 의해, 기판 (W) 표면의 파티클이 기판 (W) 의 표면으로부터 이탈되게 된다. 이렇게 하여, 기판 (W) 의 표면에 잉크젯 헤드의 형태를 갖는 토출 헤드로 이루어지는 제 2 이동 노즐 (12B) 로부터 액적이 공급되고, 그로써 물리 세정 공정으로서의 잉크젯식 액적 세정 공정이 실행된다. 이 경우의 물리 세정의 에너지는, 액적의 토출 속도, 즉 헤드 구동 회로 (411) 의 출력을 조정함으로써 제어된다. 또한, 잉크젯 헤드의 형태를 갖는 토출 헤드의 상세한 것에 대하여는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2014-179449호에 기재가 있다.
도 13 은, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1C) 의 구성을 설명하기 위한 개념도이다. 도 13 에 있어서, 도 5 에 나타낸 각 부와 동일한 부분에는 동일 참조 부호를 붙인다. 이 실시형태에서는, 물리 세정 수단으로서 이류체 노즐 대신에, 냉각 가스 노즐 (냉각 헤드. 액막 고화 수단의 일례) 로 이루어지는 제 2 이동 노즐 (12C) 이 구비되어 있다. 제 2 이동 노즐 (12C) 은, 기체 공급로 (44) 에 결합되어 있고, 불활성 가스 공급원 (54) 으로부터 불활성 가스 (예를 들어 질소 가스) 의 공급을 받도록 구성되어 있다. 기체 공급로 (44) 의 도중에는, 불활성 가스를 냉각하는 냉각기 (421) 가 배치되어 있다. 따라서, 제 2 이동 노즐 (12C) 에는, 냉각된 불활성 가스 (냉각 가스) 가 공급된다.
이 실시형태에서는, 물리 세정 공정은, 기판 (W) 의 표면에 액막을 형성하는 공정과, 제 2 이동 노즐 (12C) 로부터 냉각 가스를 공급하여 액막을 응고 (동결) 시켜 응고체막을 형성하는 공정과, 그 응고체막을 융해하여 기판 (W) 밖으로 제거하는 공정을 포함한다. 기판 (W) 상의 파티클은 응고체막에 도입됨으로써, 기판 (W) 의 표면으로부터 이탈하고, 그 후 응고체막의 융해에 수반하여 기판 (W) 밖으로 배제된다.
액막은, 예를 들어 고정 노즐 (13) 로부터 공급되는 린스액 (예를 들어 DIW) 에 의해 형성된다. 제 2 이동 노즐 (12C) 로부터 토출되는 냉각 가스는, 액막을 구성하는 액체의 응고점보다 저온으로 냉각된 가스이다.
응고체막의 융해는, 고정 노즐 (13) 로부터 린스액 (예를 들어 DIW) 을 공급하여 실시해도 된다.
이와 같이 하여, 기판 (W) 의 표면, 보다 정확하게는 자연 산화막의 표면에 액막을 형성한 후에 고화하여 응고체막을 형성하고, 그 응고체막을 융해하여 제거하는 고화 용해 세정 공정 (이 실시형태에서는 동결 세정 공정) 을, 물리 세정 공정으로서 이용하여 기판 세정이 실시된다. 이 경우의 물리 세정의 에너지는, 응고체막의 두께, 보다 구체적으로는 냉각 시간 등으로 조정할 수 있다. 또한, 고화 용해 세정 (동결 세정) 의 상세한 것에 대하여는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2013-30612호에 기재가 있다.
고화 용해 세정에 있어서 액막을 형성하기 위해서 사용되는 액체는, 고분자 재료여도 된다. 즉, 고분자 재료의 액막을 기판 상에 형성하고, 그 고분자 재료를 고화하여 응고체막으로 하고, 그 후에 그 응고체막을 용해함으로써, 기판 (W) 상의 파티클을 융해한 고분자 재료와 함께 제거할 수 있다. 액막을 고화시키는 액막 고화 수단, 및 응고체막을 융해시키는 융해 수단은, 사용되는 고분자 재료에 따라 선택된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명해 왔지만, 본 발명은, 또 다른 형태로 실시할 수도 있다. 예를 들어, 전술한 실시형태에서는 기판 (W) 표면의 자연 산화막 (70) 에 파티클이 부분적으로 도입되어 있는 예를 나타냈지만, 파티클이 자연 산화막 이외의 산화막에 도입되어 있는 경우에도 본 발명의 기판 세정 방법을 적용할 수 있다.
또, 전술한 실시형태에서는, 부분 에칭 공정의 에칭액으로서 희석 불산을 예시했지만, 그 이외의 에칭액에 의해 부분 에칭이 실시되어도 된다.
또, 전술한 실시형태에서는, 물리 세정으로서, 물리 세정은, 초음파 세정, 이류체 세정, 잉크젯 세정, 및 고화 용해 세정을 나타냈지만, 이들 이외의 물리 세정이 적용되어도 된다. 또, 2 종류 이상의 물리 세정이 실시되어도 된다. 예를 들어, 이류체 세정과 고화 용해 세정을 조합하여도 된다.
또, 전술한 실시형태에서는, 스텝 데이터의 작성 후에 레시피 데이터를 적합 기준 데이터와 대조하고 있지만, 스텝 데이터의 작성 단계에서 적합 기준 데이터와의 대조가 실시되어도 된다. 예를 들어, 레시피 작성 프로그램 (102) 은, 부분 에칭 스텝 데이터를 작성하고, 그 후에 물리 세정 스텝 데이터를 작성하는 경우에 있어서, 물리 세정 스텝 데이터의 작성 시에, 부분 에칭 스텝 데이터에서 지정된 에칭 조건에 적합한 물리 세정 조건을 제시 (예를 들어 디스플레이 (95) 에 표시) 해도 된다. 보다 구체적으로는, 레시피 작성 프로그램 (102) 은, 물리 세정 스텝 데이터의 작성 시에, 적합 기준 데이터에 적합한 물리 세정 조건을 프리세트하도록 구성되어 있어도 된다. 또, 반대로, 레시피 작성 프로그램 (102) 은, 물리 세정 스텝 데이터를 작성하고, 그 후에 부분 에칭 스텝 데이터를 작성하는 경우에 있어서, 부분 에칭 스텝 데이터의 작성 시에, 물리 세정 스텝 데이터에서 지정된 물리 세정 조건에 적합한 에칭 조건을 제시 (예를 들어 디스플레이 (95) 에 표시) 해도 된다. 보다 구체적으로는, 레시피 작성 프로그램 (102) 은, 부분 에칭 스텝 데이터의 작성 시에, 적합 기준 데이터에 적합한 에칭 조건을 프리세트하도록 구성되어 있어도 된다.
이 출원은, 2016년 9월 26일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2016-187098호에 대응하고 있고, 이 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 받아들여지는 것으로 한다.
본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위하여 이용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예로 한정하여 해석되어야 하지 않고, 본 발명의 범위는 첨부의 청구 범위에 의해서만 한정된다.
1, 1A, 1B, 1C : 기판 처리 장치
2 : 전동 모터
3 : 회전축선
10 : 스핀 척
11 : 제 1 이동 노즐 (에칭액 노즐)
12 : 제 2 이동 노즐 (이류체 노즐)
12A : 제 2 이동 노즐 (초음파 노즐)
12B : 제 2 이동 노즐 (토출 헤드)
12C : 제 2 이동 노즐 (냉각 헤드)
13 : 고정 노즐
21 : 제 1 스캔 아암
22 : 제 2 스캔 아암
31 : 제 1 아암 구동 기구
32 : 제 2 아암 구동 기구
41 : 제 1 처리액 공급로
42 : 제 2 처리액 공급로
43 : 제 3 처리액 공급로
44 : 기체 공급로
51 : 불산 공급원
52 : DIW 공급원
53 : 린스액 공급원
54 : 불활성 가스 공급원
70 : 자연 산화막
71 : 표면 부분
72 : 에칭 후에 남겨지는 부분
80 : 희석 불산
81 : 혼합 유체
90 : 컨트롤러
91 : 연산 유닛
92 : 기억 유닛
95 : 디스플레이
96 : 입력 유닛
100 : 프로그램
101 : 기판 처리 프로그램
102 : 레시피 작성 프로그램
110 : 데이터
111 : 레시피 데이터
112 : 적합 기준 데이터
120 : 데이터 입력 인터페이스
121 : 내측 노즐 부재
122 : 외측 노즐 부재
123 : 액체 분출구
124 : 가스 분출구
125 : 간극
126 : 혼합점
200 : 컴퓨터 시스템
201 : 컴퓨터 본체
202 : 디스플레이
203 : 입력 유닛
204 : 데이터 입출력 인터페이스
211 : 연산 유닛
212 : 기억 유닛
300 : 프로그램
310 : 데이터
401 : 진동판
402 : 고주파 발진 회로
411 : 헤드 구동 회로
412 : 기판 대향면
421 : 냉각기
V1 : 제 1 처리액 밸브
V2 : 제 2 처리액 밸브
V3 : 제 3 처리액 밸브
V21 : 불활성 가스 밸브
F1 ∼ F3, F21 : 유량계
FV1 ∼ FV3, FV21 : 유량 조정 밸브
LD : 패턴 손상 도수 분포를 나타내는 곡선
LE : 물리 세정 에너지의 분포를 나타내는 곡선
LP : 잔류 파티클 도수 분포를 나타내는 곡선
P : 파티클
PW : 프로세스 윈도우
n1 ∼ n4 : 불활성 가스 유량
r1 ∼ r4 : 적정 에칭 시간 범위
r11, r12, r21, r22, r31, r32, r41, r42 : 에칭 시간 범위
W : 기판

Claims (12)

  1. 패턴이 형성된 표면에 산화막을 갖는 기판을 세정하는 기판 세정 방법으로서,
    상기 산화막을 소정의 막두께까지 에칭하는 부분 에칭 공정과,
    상기 부분 에칭 공정 후에, 상기 기판의 표면에 대해 물리 세정을 실행하는 물리 세정 공정을 포함하고,
    상기 산화막이, 파티클을 적어도 부분적으로 도입한 자연 산화막이고,
    상기 부분 에칭 공정이, 상기 파티클을 상기 자연 산화막으로부터 노출시키거나, 또는 상기 자연 산화막으로부터의 노출 부분을 증가시키는 공정이고,
    상기 물리 세정이, 상기 자연 산화막을 상기 기판의 표면에 남기면서, 상기 자연 산화막으로부터 노출된 파티클을 물리적인 작용에 의해 제거하는 공정인, 기판 세정 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분 에칭 공정이, 상기 기판의 표면에 희석 불산을 공급하는 공정을 포함하는, 기판 세정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 희석 불산이, 0.1 ％ ∼ 0.5 ％ 의 농도의 불산인, 기판 세정 방법.
  5. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물리 세정 공정이,
    상기 산화막의 표면에 기체와 액체를 혼합한 혼합 유체를 공급하는 이류체 세정 공정,
    상기 산화막의 표면에 초음파를 부여한 액체를 공급하는 초음파 세정 공정,
    상기 산화막의 표면에 잉크젯 헤드로부터 액적을 공급하는 잉크젯식 액적 세정 공정, 및
    상기 산화막의 표면에 액막을 형성한 후에 고화하여 응고체막을 형성하고, 상기 응고체막을 융해하여 제거하는 고화 용해 세정 공정
    중 적어도 하나를 포함하는, 기판 세정 방법.
  6. 패턴이 형성된 표면에 산화막을 갖는 기판을 세정하는 기판 세정 처리를 기판 처리 장치에서 실행하기 위해서 상기 기판 처리 장치에 등록해야 하는 레시피 데이터를 작성하는 기판 세정 레시피 작성 방법으로서,
    상기 기판 세정 처리가, 상기 산화막을 소정의 막두께까지 에칭하는 부분 에칭 공정과, 상기 부분 에칭 공정 후에, 상기 기판의 표면에 대해 물리 세정을 실행하는 물리 세정 공정을 포함하고,
    상기 기판 세정 레시피 작성 방법이,
    상기 부분 에칭 공정을 실행하기 위한 스텝 데이터를 작성하는 부분 에칭 스텝 작성 공정과,
    상기 물리 세정 공정을 실행하기 위한 스텝 데이터를 작성하는 물리 세정 스텝 작성 공정과,
    상기 부분 에칭 공정에 있어서의 에칭 조건과 상기 물리 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건을, 미리 준비한 적합 기준 데이터에 기초하여 적합하게 하는 조건 적합 공정을 포함하고,
    상기 산화막이, 파티클을 적어도 부분적으로 도입한 자연 산화막이고,
    상기 부분 에칭 공정이, 상기 파티클을 상기 자연 산화막으로부터 노출시키거나, 또는 상기 자연 산화막으로부터의 노출 부분을 증가시키는 공정이고,
    상기 물리 세정이, 상기 자연 산화막을 상기 기판의 표면에 남기면서, 상기 자연 산화막으로부터 노출된 파티클을 물리적인 작용에 의해 제거하는 공정인, 기판 세정 레시피 작성 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 부분 에칭 스텝 작성 공정이, 상기 부분 에칭 공정에 있어서의 에칭 조건을 포함하는 스텝 데이터를 작성하는 공정을 포함하고,
    상기 조건 적합 공정이, 상기 부분 에칭 스텝 작성 공정에서 작성된 스텝 데이터에 포함되는 에칭 조건에 적합한 물리 세정 조건을 상기 적합 기준 데이터에 기초하여 제시 또는 설정하는 공정을 포함하는, 기판 세정 레시피 작성 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 물리 세정 스텝 작성 공정이, 상기 물리 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건을 포함하는 스텝 데이터를 작성하는 공정을 포함하고,
    상기 조건 적합 공정이, 상기 물리 세정 스텝 작성 공정에서 작성된 스텝 데이터에 포함되는 물리 세정 조건에 적합한 에칭 조건을 상기 적합 기준 데이터에 기초하여 제시 또는 설정하는 공정을 포함하는, 기판 세정 레시피 작성 방법.
  9. 패턴이 형성된 표면에 산화막을 갖는 기판을 세정하는 기판 세정 처리를 기판 처리 장치에서 실행하기 위해서 상기 기판 처리 장치에 등록해야 하는 레시피 데이터를 작성하는 기판 세정 레시피 작성 장치로서,
    상기 기판 세정 처리가, 상기 산화막을 소정의 막두께까지 에칭하는 부분 에칭 공정과, 상기 부분 에칭 공정 후에, 상기 기판의 표면에 대해 물리 세정을 실행하는 물리 세정 공정을 포함하고,
    상기 기판 세정 레시피 작성 장치가,
    사용자에 의한 지령 입력을 받아들이는 지령 입력 수단과,
    상기 지령 입력 수단으로부터 입력되는 지령에 따라, 상기 부분 에칭 공정을 실행하기 위한 스텝 데이터를 작성하는 부분 에칭 스텝 작성 수단과,
    상기 지령 입력 수단으로부터 입력되는 지령에 따라, 상기 물리 세정 공정을 실행하기 위한 스텝 데이터를 작성하는 물리 세정 스텝 작성 수단과,
    상기 부분 에칭 공정에 있어서의 에칭 조건과 상기 물리 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건을, 미리 준비한 적합 기준 데이터에 기초하여 적합하게 하는 조건 적합 수단을 포함하고,
    상기 산화막이, 파티클을 적어도 부분적으로 도입한 자연 산화막이고,
    상기 부분 에칭 공정이, 상기 파티클을 상기 자연 산화막으로부터 노출시키거나, 또는 상기 자연 산화막으로부터의 노출 부분을 증가시키는 공정이고,
    상기 물리 세정이, 상기 자연 산화막을 상기 기판의 표면에 남기면서, 상기 자연 산화막으로부터 노출된 파티클을 물리적인 작용에 의해 제거하는 공정인, 기판 세정 레시피 작성 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 부분 에칭 스텝 작성 수단이, 상기 지령 입력 수단으로부터 입력되는 지령에 따라, 상기 부분 에칭 공정에 있어서의 에칭 조건을 설정한 스텝 데이터를 작성하는 수단을 포함하고,
    상기 조건 적합 수단이, 상기 부분 에칭 스텝 작성 수단에 의해 작성된 스텝 데이터에 포함되는 에칭 조건에 적합한 물리 세정 조건을 상기 적합 기준 데이터에 기초하여 제시 또는 설정하는 수단을 포함하는, 기판 세정 레시피 작성 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 물리 세정 스텝 작성 수단이, 상기 지령 입력 수단으로부터 입력되는 지령에 따라, 상기 물리 세정 공정에 있어서의 물리 세정 조건을 설정한 스텝 데이터를 작성하는 수단을 포함하고,
    상기 조건 적합 수단이, 상기 물리 세정 스텝 작성 수단에 의해 작성된 스텝 데이터에 포함되는 물리 세정 조건에 적합한 에칭 조건을 상기 적합 기준 데이터에 기초하여 제시 또는 설정하는 수단을 포함하는, 기판 세정 레시피 작성 장치.
  12. 컴퓨터를 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 기판 세정 레시피 작성 장치로서 기능시키도록 실행 스텝군이 장착된, 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
KR1020197001806A 2016-09-26 2017-09-04 기판 세정 방법, 기판 세정 레시피 작성 방법, 및 기판 세정 레시피 작성 장치 KR102205819B1 (ko)

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