KR20030087543A - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

기판처리장치 및 기판처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로서, 기판처리장치의 하나의 실시예인 레지스트 제거장치(1)는 처리용기(10)의 내부에 웨이퍼(W)를 수용하고, 수증기와 오존 함유 가스를 처리용기(10)내에 공급함으로써 웨이퍼에 부착하고 있는 레지스트의 제거처리를 행한다. 수증기와 오존 함유 가스의 혼합가스 분위기에 노출되는 처리용기(10)의 내면 및 처리용기(10)의 내부에 설치된 부재의 표면에는 SiO2피막(13)이 형성되어 있고, 이것에 의해 처리용기(10) 및 처리용기(10)의 내부에 설치된 부재의 내구성을 향상시키고, 또 파티클의 발생을 억제하는 기술을 제공한다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 반도체 웨이퍼나 LCD유리기판 등의 기판을 증기와 가스를 포함하는 분위기하에서 처리하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 디바이스의 제조공정에 있어서는 포토리소그래피 기술을 이용하여 반도체 웨이퍼에 소정의 회로패턴을 형성하고 있다. 구체적으로는 세정처리된 반도체 웨이퍼에 포토 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하고, 이 레지스트막을 소정의 패턴으로 노광하고, 이것을 현상처리하고, 또한 에칭이나 불순물 주입 등을 행한 후에 반도체 웨이퍼로부터 필요없게 된 레지스트막을 제거(박리)하는 일련의 처리가 행해지고 있다.
여기서, 반도체 웨이퍼로부터 레지스트막을 제거하는 방법으로서는 황산과 과산화 수소를 포함하는 SPM이라고 칭하는 약액 또는 오존이 용해한 약액이 저류된 세정조내에 반도체 웨이퍼를 담그는 방법이 알려져 있다. 그러나, 이러한 약액에 반도체 웨이퍼를 담그는 방법에서는 약액중에 혼입되어 있는 파티클이 반도체 웨이퍼에 부착하거나, 반도체 웨이퍼에 부착하고 있던 파티클이 약액중에 분산해서, 다른 반도체 웨이퍼에 부착하는 등의 문제가 있었다. 또, SPM약액을 이용한 경우에는 사용된 배액의 처리에 비용이 든다는 문제도 있다.
그래서, 최근 수증기와 오존 함유 가스를 이용하여 레지스트막을 변질시키고, 그 후에 물 세정 처리를 행함으로써, 반도체 웨이퍼로부터 레지스트막을 제거하는 방법이 제안되어 있다. 이러한 레지스트 제거방법은 밀폐된 처리용기내에 반도체 웨이퍼를 수납해서, 이 처리용기내에 오존과 수증기를 공급함으로서 행해진다.
그러나, 수증기와 오존 함유 가스의 혼합가스는 부식성이 높기 때문에, 처리용기의 내면이나, 처리용기내에 설치된 각종 부재, 예를 들면 반도체 웨이퍼를 보지하는 보지부재를 부식시켜 버리고, 이로 인하여 부식한 부분에서 파티클 등이 발생해서 반도체 웨이퍼를 오염하는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안한 것으로, 처리용기 및 처리용기내부에 설치된 각종 부재의 부식을 방지한 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 처리용기의 내부에 기판을 수용하고, 상기 처리용기내에 증기와 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 가판처리장치에 있어서,
상기 증기와 상기 가스의 혼합가스 분위기에 노출되는 상기 처리용기의 내면 및/또는 상기 처리용기의 내부에 설치된 부재의 표면에 SiO2피복이 설시되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치가 제공된다.
또, 본 발명에 따르면, 레지스트막이 형성된 기판을 수증기와 오존 함유 가스에 의해 처리하는 기판처리방법에 있어서, 표면에 SiO2피복이 설시된 부재가 내부에 설치되고, 또한, 내면이 SiO2피복된 처리용기의 내부에 기판을 수용하는 제 1 공정과, 상기 처리용기내에 수증기와 오존 함유 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 제 2 공정과, 상기 처리용기내에의 수증기와 오존 함유 가스의 공급을 정지하는 제 3 공정과, 상기 처리용기내의 가스를 배기하고, 상기 처리용기내에 공기를 도입하는 제 4 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리방법이 제공된다.
이러한 기판처리장치 및 기판처리방법에 따르면, 증기와 가스에 의한 처리용기의 내벽 부식 및 처리용기의 내부에 설치된 각종부재의 부식이 억제된다. 이와 같이 본 발명의 기판처리장치는 높은 내구성을 갖는다. 또, 처리용기내에 있어서의 파티클 등의 발생이 방지되기 때문에, 품질이 높은 기판을 얻는 것이 가능하다. 또한, 처리용기를 내압구조로 한 경우에는 내부 압력을 높인 상태로 기판을 처리함으로써 처리시간을 단축하는 것이 가능해지고, 이것에 의해 스루풋을 향상시킬 수 있다.
도 1은 기판처리장치의 하나의 실시예인 레지스트 제거장치의 개략 구조를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 기재한 레지스트 제거장치의 개략 단면도이다.
도 3은 도 2중의 영역(A)의 확대도이다.
도 4는 도 2중의 영역(B)의 확대도이다.
도 5는 수증기 토출노즐의 개략 단면도이다.
도 6은 오존가스 토출노즐의 개략 단면도이다.
도 7은 레지스트 제거장치에 의한 웨이퍼의 처리공정을 도시하는 설명도(플로차트)이다.
도 8은 SiO2피막이 형성된 웨이퍼 가이드를 이용하여 처리한 경우의 웨이퍼의 파티클 분포를 도시하는 설명도이다.
도 9는 SiO2피막이 형성되어 있지 않는 웨이퍼 가이드를 이용하여 처리한 경우의 웨이퍼의 파티클 분포를 도시하는 설명도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다. 이 실시예에 있어서는 레지스트막이 형성된 반도체 웨이퍼(이하, "웨이퍼"라고 한다)(W)에, 증기로서 수증기를 가스로서 오존 함유 가스(오존을 일정량 포함하는 산소를 말하기로 한다)를 공급하고, 이들의 혼합가스에 의해 레지스트막을 변성시키고, 반도체 웨이퍼로부터 필요없는 레지스트막을 제거하는 레지스트 제거장치에 대하여 설명한다.
도 1은 레지스트 제거장치(1)의 개략 사시도이고, 도 2는 그 단면도이다. 레지스트 제거장치(1)는 웨이퍼(W)의 처리가 행해지는 처리용기(10)와, 처리용기(10)내에서 웨이퍼(W)를 보지하는 보지수단으로서의 웨이퍼 가이드(20)와,처리용기(10)내에 수증기를 공급하는 수증기 토출노즐(30)과, 처리용기(10)내에 가스인 오존(O3)함유 가스를 공급하는 오존가스 토출노즐(40)과, 처리용기(10)내에 공기를 공급하는 공기토출노즐(50)을 가지고 있다.
처리용기(10)는 예를 들면, 50개의 웨이퍼(W)를 수용가능한 크기를 갖는 용기본체(11)와, 이 용기본체(11)의 상면에 형성된 웨이퍼 반입출구(11a)를 개폐하는 용기커버(12)를 가지고 있고, 용기커버(12)는 승강기구(15a)에 의해 승강 자유자재로 되어 있다. 승강기구(15a)는 제어수단 예를 들면, 중앙연산처리장치(CPU; 100)에 접속되어 있고, CPU(100)로부터의 제어신호에 따라 용기커버(12)를 승강이동시킨다.
용기본체(11)의 상부에는 플랜지부(14a)가 형성되어 있고, 용기커버(12)의 하부에는 플랜지부(14b)가 형성되어 있다. 플랜지부(14a)의 상면에는 Ｏ링(16aㆍ16b)가 설치되어 있고, 용기커버(12)를 강하시키므로써 플랜지부(14aㆍ14b)간을 기밀하게 씰(seal)할 수 있게 되어 있다.
또, 용기커버(12)의 상부에는 웨이퍼 가이드(20)의 샤프트(21)를 관통시키기 위한 통형태 돌기부(24)가 형성되어 있다. 통형태 돌기부(24)의 내면에는 공기를 주입함으로써 팽창하는 신축식의 씰부재(25aㆍ25b)가 설치되어 있고, 이 씰부재(25aㆍ25b)에 공기를 주입함으로써, 통형태 돌기부(24)의 내주면과 샤프트(21)의 외주와의 사이의 빈틈을 기밀하게 봉합할 수 있게 되어 있다. 용기커버(12)를 강하시켜서 플랜지부(14aㆍ14b)간이 씰된 상태에 있어서,씰부재(25aㆍ25b)에 일정량의 공기를 주입함으로써 처리용기(10)내를 밀폐 분위기로 보지할 수 있다.
용기커버(12)는 중앙에서 단부로 향하는 내리막 경사면을 갖는 단면 대략 역V자형으로 형성되어 있고, 이것에 의해 용기커버(12)의 내벽에 수증기가 결로하여 액체방울이 생겨도, 이 액체방울은 내리막 경사면을 따라 하방으로 흐르고, 또한 용기본체(11)의 저부에 흐르고 떨어진다. 이렇게 해서 처리용기(10)에서는 용기커버(12)의 내벽에 액체방울이 부착해도, 그 액체방울이 웨이퍼(W)에 낙하하여 웨이퍼(W)에 부착하지 않도독 되어 있다.
용기본체(11)의 외주면과 저면에는 각각 러버히터(17aㆍ17b)가 부착되고, 또 용기커버(12)의 외주면에는 러버히터(17c)가 부착되어 있다. 이들의 러버히터(17a ~ 17c)는 전원(미도시)으로부터의 전력공급을 받아 발열하고, 처리용기(10)의 내부를 가열한다. 이 전원으로부터 러버히터(17a ~ 17c)에의 급전제어는 CPU(100)에 의해 행해진다. 처리용기(10)내의 온도는 온도센서(TS)에 의해 측정가능하고, 온도센서(TS)가 검출한 온도가 CPU(100)에 보내어지고, CPU(100)는 처리용기(10)내가 정해진 일정한 온도로 보지되도록 전원으로부터 러버히터(17a ~ 17c)에의 급전을 제어한다. 이것에 의해 처리용기(10)의 내부온도가 예를 들면, 80℃ ~ 120℃(80℃이상 120℃이하)의 범위내의 거의 일정한 값에 보지된다.
이들의 러버히터(17a ~ 17c)에 의해, 처리용기(10)내의 결로를 억제할 수 있다. 특히 용기커버(12)의 외주면에 러버히터(17c)를 설치함으로써, 용기커버(12)의 내벽에 결로가 생기는 것을 방지하는 것에 의해, 웨이퍼(W)에 결로한 액체방울이낙하하는 것을 방지할 수 있다. 또, 처리용기(10)내를 80℃ ~ 120℃라는 높은 온도로 보지함으로써, 웨이퍼(W)의 처리시간을 단축하는 것이 가능하다.
처리용기(10)내에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리는 처리용기(10)내를 80℃ ~ 120℃로 보지하는 것과 동시에, 처리용기(10)의 내부 압력을 외기압보다 예를 들면, 0.05 ~ 0.1MPa높게 하는 것에 따라, 또한 처리시간을 단축할 수 있다. 이 때문에, 처리용기(10)의 모재로서는 이와 같은 내압성을 확보하기 위해 예를 들면, 스텐레스, 놋쇠, 알루미늄, 강재 등의 금속재료가 적당하게 이용된다.
그렇지만, 이와 같은 금속재료는 수증기와 오존 함유 가스의 혼합가스에 의해 부식하기 쉽고, 특히 고온 및 양압으로 보지된 분위기에 있어서는 그 부식 속도가 빨라지는 경향이 있다. 이 때문에, 처리용기(10)로서 이와 같은 금속재료가 내면에 노출한 것을 이용한 경우에는 용기 수명이 짧아진다는 문제가 더하고, 금속재료의 부식에 의해 발생하는 파티클에 의해 웨이퍼(W)가 오염되는 문제가 생긴다.
그래서 이와 같은 금속재료의 부식을 방지하면서, 소정의 내압성을 유지하기 위해, 처리용기(10)로서는 상기 금속재료를 모재로 하고, 또한 처리용기(10)를 밀폐했을 때에 수증기와 오존 함유 가스의 혼합가스 분위기에 노출되는 내벽부분에 SiO2피복(13)이 형성된 것이 이용된다. 이러한 처리용기(10)는 내구성이 우수하기 때문에 수명이 길다. 또, 처리용기(10)의 내벽의 부식이 방지되기 때문에 파티클의 발생이 방지되고, 이로 인하여 웨이퍼(W)의 품질을 높게 보지할 수 있다.
처리용기(10)의 내벽에의 SiO2피막(13)의 형성방법으로서는 예를 들면,유기Si화합물 또는 유기Si화합물을 함유하는 용제(이하, "Si함유용제 등"이라 한다)를 도포하고, 이것을 소성(燒成)하는 방법을 들을 수 있다. 이 경우에 있어서, Si함유용제 등의 도포와 소성을 여러번 행하는 것으로 소정의 두께로 하는 방법을 이용하면, 소성을 할 때 SiO2피막에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 최종적으로 형성되는 SiO2피막의 두께는 예를 들면, 0.5㎛ ~ 1.5㎛이 된다. 이와 같은 두께로 하므로, 수증기와 오존 함유 가스의 혼합가스에 대한 충분한 내구성을 확보할 수 있고, 또 처리용기(10)내의 온도를 80℃ ~ 120℃로 한 경우, 모재의 금속재료와 SiO2와의 열팽창 차이에 기인하여 SiO2피막에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, Si함유용제 등의 도포와 소성의 횟수를 극단적으로 많이 하는 일이 없이 소망하는 두께를 가지는 SiO2피막을 형성할 수 있다.
이러한 SiO2피막(13)은 이전에 설명한 플랜지부(14aㆍ14b)와 통형태 돌기부(24)에 있어서는 각각 도 3 및 도 4에 도시하는 것과 같이 형성되어 있다. 즉, 도 3은 도 2중에 도시되는 영역(A)의 확대도이고, 플랜지부(14a)에 있어서는 SiO2피막(13)은 내측의 Ｏ링(16a)의 배설위치까지 연재하여 형성되고, 또한, 플랜지부(14b)에 있어서는 SiO2피막(13)은 이 내측의 Ｏ링(16a)에 당접하는 부분까지 연재하여 형성되어 있다. 이것에 의해 플랜지부(14aㆍ14b)의 부식이 억제된다.
동일하게, 도 4는 도 2중에 도시되는 영역(B)의 확대도이고, 통형태 돌기부(24)에 있어서는 SiO2피막(13)은 하측의 씰부재(25a)의 배설위치까지 연재하여 형성되어 있다. 이것에 의해 통형태 돌기부(24)의 부식이 억제된다.
용기본체(11)의 저부에는 처리용기(10)내에 공급된 수증기에 의해 생성되고, 처리용기(10)의 저부에 저류된 물을 외부로 배출하기 위한 배액관(91)이 부착되어 있다. SiO2피막(13)은 배액관(91)의 내면에도 형성되어 있고, 배액관(91)의 부식을 억제하고 있다. 또, 용기본체(11)의 하부에는 수증기 및 오존 함유 가스를 외부로 배출하는 배기부재(92)가 설치되고, 배기부재(92)에는 배기관(93)이 연결되어 있다. 이 배기부재(92)와 배기관(93)에 있어서 처리용기(19)내에 위치하기 위해 수증기와 오존 함유 가스의 혼합가스 분위기에 노출되는 부분에는 SiO2피막(미도시)이 형성되어 있고, 이것에 의해 배기부재(92)와 배기관(93)의 부식억제가 도모되어 있다.
배기관(91)에는 밸브(V1)가 설치되고, 배기관(93)에는 밸브(V1')가 설치되어 있다. 또 처리용기(10)내에는 처리용기(10)내의 압력을 검출하는 압력센서(PS)가 설치되어 있다. 압력센서(PS)의 검출치는 CPU(100)에 보내어지고, CPU(100)는 처리용기(10)내가 소정의 압력이 되도록, 처리용기(10)내에 수증기와 오존 함유 가스를 공급하면서, 이들의 밸브(V1ㆍV1')의 개폐량을 조절하고 처리용기(10)에서 일정한 수증기 및 오존 함유 가스 및 물을 외부로 배출한다.
또한, 배기관(93)의 하류측에는 오존분해장치(미도시)가 부착되어 있어, 배기관(93)으로부터 배기된 오존 함유 가스에 보함되는 오존은 이 오존분해장치에 의해 산소로 분해된 후, 예를 들면 대기중에 방출되도록 되어 있다. 또, 배기관(91)로부터 오존 함유 가스가 배기될 경우가 있기 때문에, 배기관(91)로부터 배기된 가스도 이 오존분해장치에 보내어지고 오존의 분해처리가 행해지도록 되어 있다. 또한, 배기관(93)의 하류측에는 강제적으로 처리용기(10)내의 가스를 배기하는 강제배기장치(미도시)가 설치되어 있다.
웨이퍼 가이드(20)는 연직방향을 길이방향으로 하는 샤프트(21)와, 이 샤프트(21)의 하부에 설치된 웨이퍼 보지부(22)로부터 주로 구성되어 있다. 웨이퍼 가이드(20)는 승강기구(15b)에 의해 승강 자유자재로 되어 있고, 승강기구(15b)는 웨이퍼 보지부(22)가 용기 본체(11)내의 처리위치와 외부에 대해 웨이퍼(W)의 인수인도를 행하는 용기본체(11)의 상방의 인수인도 위치 사이에서 이동할 수 있도록, 웨이퍼 가이드(20)를 이동시킨다. 이 웨이퍼 가이드(20)의 승강동작은 용기커버(12)에 설치된 씰부재(25aㆍ25b)에 의해 샤프트(21)와 통형태 돌기부(24) 사이가 씰되어 있지 않는 상태에서 행해진다.
웨이퍼 보지부(22)에는 수평으로 보지된 웨이퍼 지지부재(22aㆍ22bㆍ22c)와, 이들 웨이퍼 지지부재(22a ~ 22c)를 병렬로 연결 보지하는 연결부재(23)가 설치되어 있다. 웨이퍼 지지부재(22a ~ 22c)에는 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 홈부(미도시)가 일정한 간격으로 형성되어 있고, 웨이퍼(W)는 이 홈부에 끼워지도록 하여 대략 평행으로 웨이퍼 지지부재(22a ~ 22c)에 보지된다. 용기커버(12)를 상방으로 이동시켜 웨이퍼 반입출구(11a)가 개구한 상태에서, 웨이퍼(W)를 외부로부터 웨이퍼 지지부재(22a ~ 22c)에 보지시키고, 반대로 웨이퍼 지지부재(22a ~ 22c)에 보지된 웨이퍼(W)를 외부에 반출한다.
웨이퍼 가이드(20)의 구성부재에는 웨이퍼(W)를 보지한 경우의 변형이 없고, 웨이퍼(W)를 보지한 상태에서의 승강동작이 무리없이 행해지도록 기계적 강도에 우수한 스텐레스 등의 금속재료가 이용된다. 여기서, 웨이퍼 보지부(22)가 용기본체(11)내의 처리위치에 보지되고, 또한, 용기커버(12)에 의해 처리용기(10)가 밀폐되었을 때에, 웨이퍼 가이드(20)에 있어서 처리용기(10)내에 위치하기 위해 수증기와 오존 함유 가스의 혼합가스 분위기에 노출되는 부분에는 처리용기(10)의 내벽과 동일하게, SiO2피막(미도시)이 형성되어 있다. 이것에 의해 웨이퍼 가이드(20)의 부식이 억제되고, 웨이퍼(W)에의 파티클의 부착이 방지된다.
또한, 웨이퍼 가이드(20)에의 SiO2피막의 형성은 웨이퍼 가이드(20)를 조립한 후에 행할 수 있다. 또, 웨이퍼(20)를 구성하는 각 부재에 대해 SiO2피막을 형성한 후에 이들의 부재를 조립해도 좋다.
수증기 토출노즐(30)에는 수증기 발생기(33)에서 발생한 수증기가 수증기 공급관(34)을 통해 공급된다. 수증기 공급관(34)은 관내에서 결로가 생기지 않도록 도시하지 않는 히터 등의 가열수단에 의해 일정한 온도로 보지되어 있다. 또, 수증기 공급관(34)에는 밸브(V2)가 설치되어 있고, 이 밸브(V2)의 개폐량을 제어함으로써, 소정량의 수증기를 수증기 토출노즐(30)에 보낼 수 있도록 되어 있다. 이 밸브(V2)의 개폐량의 제어는 CPU(100)에 의해 행해진다.
도 5는 수증기 토출노즐(30)의 개략 구조를 도시하는 단면도이다. 수증기 토출노즐(30)은 지면에 수직한 방향으로 연재하는 관체(31)와, 관체(31)내에 설치된막대기 형태의 히터(32)로부터 주로 구성되어 있고, 관체(31)에는 수증기를 토출하는 수증기 토출구(31a)와 관체(31)내에 생긴 결로수를 배출하기 위한 배액구(31b)가 각각 일정 간격으로 길이방향으로 복수 설치되어 있다.
수증기 공급관(34)으로부터 공급되는 수증기는 관체(31)의 내벽과 히터(32)의 외주면과의 빈틈을 흐르고, 수증기 토출구(31a)로부터 처리용기(10)내에 토출된다. 여기서, 수증기 토출구(31a)는 용기본체(11)의 수직벽에 향해 비스듬히 오름세로 약 45도의 각도로 수증기가 토출되도록, 관체(31)에 형성되어 있다. 이것에 의해 수증기 토출구(31a)로부터 토출된 수증기는 처리용기(10)의 내벽을 따라 상승하고, 처리용기(10)의 상부(용기커버(12)의 안쪽 상부)에 있어서 오존가스 토출노즐(40)로부터 토출된 오존 함유 가스와 혼합되고 다운플로가 되어서 웨이퍼(W)에 공급된다.
또한, 수증기를 이와 같은 각도로 수증기 토출구(31a)로부터 토출함으로써, 수증기가 오존 함유 가스와 혼합되기 전에 직접 웨이퍼(W)에 접촉하는 것을 방지하고, 처리 얼룩을 방지할 수 있다. 또, 수증기와 함께 액체방울이 수증기 토출구(31a)로부터 토출된 경우에 있어서도 이 액체방울이 웨이퍼(W)에 부착해서 처리 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
히터(32)는 관체(31)내에서의 수증기의 결로를 방지하는 역할을 다하지만, 관체(31)내에 결로 등에 의해 생긴 액체방울이 저류해도, 이러한 물은 관체(31)의 하부에 설치된 배액구(31b)로부터 수증기와 함께 내림세로 토출된다. 이 때, 배액구(31b)로부터 토출되는 물과 수증기는 웨이퍼(W)에 직접 접촉할 일은 없으므로,웨이퍼(W)의 오염은 방지된다. 또한, 배액구(31b)의 수는 수증기 토출구(31a)보다 적어도 좋다.
수증기 토출노즐(30)에 있어서, 관체(31)의 외표면과 수증기 토출구(31a)의 주위에는 SiO2피막(35)이 형성되어 있다. 이것에 의해 관체(31)의 부식이 억제되는 것과 같이, 부식에 의해 생긴 파티클이 수증기와 함께 처리용기(10)내에 방출되어 웨이퍼(W)에 부착하다는 오염의 발생을 방지할 수 있다. 동일하게, 처리용기(10)내에 있어서 수증기와 오존 함유 가스의 혼합가스 분위기에 노출되는 수증기 공급관(34)의 일부에 SiO2피막을 형성함으로써, 처리용기(10)내에 있어서의 파티클 발생을 방지할 수 있다.
오존가스 토출노즐(40)은 처리용기(10)에 수용된 웨이퍼(W)를 끼고 수증기 토출노즐(30)과 대향하는 위치에 설치되어 있다. 도 6은 오존가스 토출노즐(40)의 개략 구조와, 오존가스 토출노즐(40)의 용기본체(11)에의 부착 형태를 도시하는 단면도이다. 오존가스 토출노즐(40)도 또 관형상을 가지고, 외관(41)내에 내관(42)이 설치된 이중구조를 갖고 있다. 외관(41)과 내관(42)에는 각각 길이방향으로 일정한 간격으로 오존가스 토출구(41aㆍ42a)가 형성되어 있지만, 오존가스 토출구(41a)와 오존가스 토출구(42a)는 정반대의 방향에 오존 함유 가스를 토출하도록 되어 있다.
오존가스 토출노즐(40)에의 오존 함유 가스의 공급은 오존가스 발생장치(43)와, 오존가스 공급관(44)과, 오존가스 공급관(44)에 개설된 밸브(V3)를 갖는 오존공급수단(45)에 의해 행해진다. 오존가스 발생장치(43)는 고주파 전원(46)에 접속되어 고주파 전압이 인가되는 방전전극(47) 사이에 산소(O2)를 공급함으로써 일부의 산소를 오존에 변화시키고, 오존 함유 가스를 생성시킨다. 또한, 고주파 전원(46)과 방전전극(47)은 CPU(100)로부터의 제어신호를 받은 스위치(48)의 위해 스위칭되고, 오존가스 발생장치(43)에 의해 생성되는 오존 함유 가스중의 오존량이 제어되도록 되어 있다. 또, 오존가스 발생장치(43)를 동작시키지 않는 경우에는 오존가스 토출노즐(40)로부터는 기(基)가스인 산소를 처리용기(10)내에 토출시킬 수 있다.
오존가스 발생장치(43)에 있어서 생성한 오존 함유 가스는 오존가스 공급관(44)을 통해 내관(42)의 내부에 공급된다. 오존가스 공급관(44)에 있어서의 오존가스 유량은 CPU(100)로부터의 제어신호를 받은 밸브(V3)에 의해 제어된다. 오존가스 토출노즐(40)에 있어서, 내관(42)의 내부에 공급된 오존 함유 가스는 오존가스 토출구(42a)로부터 내관(42)과 외관(41)과의 사이의 빈틈에 토출되고, 또한 외관(41)에 설치된 오존가스 토출구(41a)로부터 용기본체(11)의 수직벽에 향해 비스듬히 오름세로 약 45도의 각도로 토출된다. 오존가스 토출구(41a)로부터 토출된 오존 함유 가스는 처리용기(10)의 내벽을 따라 상승하고, 처리용기(10)의 상부(용기커버(12)의 안쪽 상부)에 있어서 수증기 토출노즐(30)로부터 토출된 수증기와 혼합되고, 다운플로가 되어 웨이퍼(W)에 공급된다.
또한, 오존가스 토출노즐(40)에 있어서, 오존 함유 가스를 오존가스 토출구(42a)로부터 오존가스 토출구(41a)에, 외관(41)과 내관(42)과의 사이의 빈틈을 우회시켜 흘리므로써, 각 오존가스 토출구(41a)로부터의 오존 함유 가스의 토출을 균일하게 행할 수 있다.
수증기 토출노즐(30)과 동일하게, 오존가스 토출노즐(40)에 있어서, 외관(41)의 외표면과 오존가스 토출구(41a)의 주위에는 SiO2피막(49)이 형성되어 있다. 이것에 의해 외관(41)의 부식이 억제되는 것과 동시에, 부식에 의해 생긴 파티클이 오존 함유 가스와 함께 처리용기(10)내에 방출되어 웨이퍼(W)에 부착한다는 오염의 발생을 방지할 수 있다.
오존가스 공급관(44)은 도 6에 도시하는 것과 같이 용기본체(11)에 설치된 구멍부(44a)에 삽입하여 고정되어 있고, 이 구멍부(44a)의 내벽에는 SiO2피막(13)이 형성되어 있다. 또, 처리용기(10)내에 있어서 수증기와 오존 함유 가스의 혼합가스 분위기에 노출되는 오존 공급관(44)의 일부에는 SiO2피막(49a)이 형성되어 있다. 이것에 의해 오존가스 공급관(44)과 용기본체(11)에 있어서의 오존가스 공급관(44)의 부착부분의 부식이 억제되므로, 처리용기(10)내에 있어서의 파티클의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 수증기 토출노즐(30)과 공기 토출노즐(50)의 용기본체(11)에의 부착형태도 또, 이러한 오존가스 토출노즐(40)의 부착형태와 동일하게 하는 것이 바람직하다.
수증기 토출노즐(30)과 오존가스 토출노즐(40)의 하방에는 공기 토출노즐(50)이 설치되어 있다. 예를 들면, 공기 토출노즐(50)로서는 오존가스 토출노즐(40)과 동일한 구조를 가지는 것을 이용할 수 있다. 도시하지 않는 공기공급원으로부터 공기 토출노즐(50)에 공급된 공기는 용기본체(11)의 수직벽에 향해 비스듬 오름세로 약 45도의 각도로 토출된다. 이와 같이 웨이퍼(W)에 직접 토출공기가 접촉하는 것을 방지함으로써, 웨이퍼(W)에의 파티클의 부착 등을 방지하고, 웨이퍼(W)의 표면에 공기의 흐름에 의한 처리 혼적이 남지 않도록 할 수 있다. 또한, 공기 토출노즐(50)로부터는 상온 ~ 280℃의 범위의 소정 온도의 공기를 처리용기(10)내에 공급할 수 있도록 되어 있다.
또한, 공기 토출노즐(50)에 공급되는 공기의 유량은 밸브(V4)의 개폐량을 조정함으로써 제어되고, 밸브(V4)의 개폐량은 CPU(100)에 의해 제어된다.
다음으로, 레지스트 제어장치(1)에 의한 웨이퍼(W)의 처리방법에 의하여 설명한다. 도 7은 웨이퍼(W)의 처리플로의 개략을 도시하는 설명도(플로차트)이다. 최초로 용기커버(12)를 상승시켜 웨이퍼 반입출구(11a)를 개구시키고, 또, 웨이퍼 보지부(22)를 용기본체(11)의 상방으로 이동시키고, 예를 들면 도시하지 않는 웨이퍼 반송수단에 의해 반송되어 온 웨이퍼(W)를 웨이퍼 지지부재(22a ~ 22c)에 인수인도한다(스텝 1).
이어서 웨이퍼(W)가 용기본체(11)내의 소정 위치에 보지되도록 승강기구(15b)를 동작시켜 웨이퍼 가이드(20)를 강하시키고, 이어서 용기커버(12)를 승강기구(15a)를 동작시켜 강하시키고, 플랜지부(14aㆍ14b)간을 기밀하게 씰한다(스텝 2). 그 후, 씰부재(25aㆍ25b)에 공기를 공급하고, 통형태 돌기부(24)와 샤프트(21) 사이를 씰하여 처리용기(10)내를 밀폐한다(스텝 3).
이어서, 공기 토출노즐(50)로부터 예를 들면, 280℃로 가열된 공기를 처리용기(10)내에 공급하고, 웨이퍼(W) 및 처리용기(10)내의 분위기 온도를 소정의 처리온도, 예를 들면 80℃로 승온한다(스텝 4). 그 후, 오존가스 토출노즐(40)로부터 예를 들면, 오존 농도가 약 9체적%의 오존 함유 가스를 약 10리터/분으로 처리용기(10)내에 공급함으로써, 처리용기(10)내의 압력을 외기압보다 예를 들면, 0.01 ~ 0.03MPa정도 높은 압력으로 한다(스텝 5).
처리용기(10)내가 소정의 압력에 도달한 것을 압력센서(PS)가 검출하면, 오존가스 토출노즐(40)로부터의 오존 함유 가스의 토출을 계속하면서, 수증기 토출노즐(30)로부터 예를 들면, 액체 환산으로 100dm3/분의 수증기를 처리용기(10)내에 공급한다(스텝 6). 이것에 의해 처리용기(10)내에 있어서 수증기와 오존 함유 가스가 혼합되고, 이 혼합가스에 의해 웨이퍼(W)에 부착하고 있는 레지스트의 제거(박리처리)가 진행된다.
처리용기(10)내에 있어서, 수증기와 오존 함유 가스의 혼합가스 분위기에 노출되는 부분에는 SiO2피막이 형성되어 있기 때문에, 처리용기(10)내에서는 이 혼합가스에 의한 부식의 발생이 억제된다. 또한, 이 처리 사이에 처리용기(10)내의 압력이 예를 들면, 외기압보다 0.05MPa 높은 상태로 보지되도록, 밸브(V1ㆍV1')의 개폐량이 제어되어 배액 및 배기가 행해지고, 또한, 웨이퍼(W) 및 처리용기(10)내의 온도가, 예를 들면, 80℃로 보지되도록, 러버히터(17a ~ 17c)의 발열이 제어된다.
소정의 처리시간(예를 들면, 3분 ~ 6분)이 경과한 후에, 수증기와 오존 함유 가스의 공급을 정지하고, 오존가스 토출노즐(40)로부터는, 오존 발생장치(43)를 동작시키지 않는 것에 따라 기(基)가스인 산소를 처리용기(10)내에 공급한다(스텝7). 이것에 의해 처리용기(10)내의 급격한 감압과 습도 저하를 방지하고, 웨이퍼(W)에 결로가 생기는 것을 방지할 수 있다.
처리용기(10)내에의 산소 공급을 일정시간, 예를 들면 1분 행한 후에 산소의 공급을 정지하고, 다음으로 배기부재(92)로부터 처리용기(10)내의 산소, 오존 및 수증기의 강제배기를 행하고(스텝 8), 그 후에 공기 토출노즐(50)로부터 실온의 공기를 처리용기(10)내에 공급해서 처리용기(10)의 내압을 외기압과 동일이라고 한다(스텝 9). 그 후, 씰부재(25aㆍ25b)로부터 공기를 방출시켜 씰을 해제한 후에 용기커버(12)를 상승시키고, 이어서 웨이퍼 가이드(20)를 상승시키고, 웨이퍼 반송수단으로 웨이퍼(W)를 인수인도하고, 레지스트 제거장치(1)로부터 웨이퍼(W)를 반출한다(스텝 10). 웨이퍼 반송수단은 레지스트 제거장치(1)와는 별도로 설치되어 있고, 순수 등에 의해 웨이퍼(W)를 세정하는 세정처리부에 반송되어 거기서 레지스트가 세정된다.
도 8은 이러한 일련의 처리를 스텐레스를 모재로 하고, 그 표면에 SiO2피막이 형성된 웨이퍼 가이드(이하, "웨이퍼 가이드(A)"라고 한다)를 이용하여 행한 경우의 웨이퍼(W)의 파티클 분포를 도시한 설명도(사진)이다. 또, 도 9는 SiO2피막이 형성되어 있지 않는 스텐레스제의 웨이퍼 가이드(이하, "웨이퍼 가이드(B)"라고 한다)를 이용하고, 웨이퍼(W)를 동일하게 처리한 경우의 웨이퍼(W)의 파티클 분포를 도시한 설명도(사진)이다. 또한, 이들 웨이퍼 가이드(AㆍB)를 이용한 처리에 있어서, 처리용기(10)로서는 그 내벽에 SiO2피막(13)이 형성되어 있는 것을 이용하고 있다.
이들 도 8 및 도 9로부터 명백한 것과 같이, 표면에 SiO2피막이 형성된 웨이퍼 가이드(A)에서는 파티클의 부착량이 적고, 한편, SiO2피막이 형성되어 있지 않는 웨이퍼 가이드(B)를 이용한 경우에는 특히 웨이퍼(W)가 그 웨이퍼 지지부재에 당접하는 부분에서 많은 파티클이 부착하고 있는 상태가 확인되었다. 또, 처리 후의 웨이퍼 가이드(A)에는 외관상의 변화는 확인되지 않았지만, 웨이퍼 가이드(B)에서는 표면이 갈색으로 변색하고 있었다. 이와 같은 결과에서, SiO2피막이 수증기와 오존 함유 가스의 혼합가스에 대해 양호한 내식성을 가지는 것이 확인되고, 이것에 의해 처리용기(10)내에 있어서 수증기와 오존 함유 가스의 혼합가스 분위기에 노출되는 부분에 SiO2피막을 형성하는 것이 웨이퍼(W)의 품질을 높게 보지하는 유효한 수단이라는 것을 알 수 있다.
또한, 웨이퍼 지지부재(22a ~ 22c)로서, 테플론(등록상표) 등의 불소수지로부터 이루어지는 것을 이용한 경우에도 웨이퍼 가이드(B)를 이용한 경우와 동일하게, 웨이퍼(W)에는 많은 파티클의 부착과 테플론의 갈색이 확인되고, 웨이퍼 가이드(A)와 동등 이상의 내구성은 확인할 수 없었다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명해왔지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 상기 실시예에서는 반도체 웨이퍼로부터 레지스트를 제거하는 경우에 대하여 설명했지만, LCD기판으로부터 레지스트를 제거하는 장치 및 방법에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 또, 증기로서 수증기를 가스로서 오존 함유 가스를 이용한 경우에 대하여 설명했지만, 기판을 처리하는 대상물에 따라서, 적당, 호적한 증기(예를 들면, 용제의 증기)와 가스를 선택할 수 있다. 다만, 이들 증기와 가스의 혼합가스에 의해 SiO2피막이 부식하는 일이 없는 것이 전제 조건으로 된다.
상기의 서술한 것과 같이, 본 발명에 따르면, 증기와 가스에 의한 처리용기의 내벽의 부식 및 처리용기의 내부에 설치된 각종 부재의 부식이 억제된다. 이것에 의해 기판처리장치의 내구성을 향상시키고, 처리용기내에 있어서의 파티클 등의 발생을 방지해서, 품질이 높은 기판을 얻는 것이 가능하게 된다는 현저한 효과를 얻을 수 있다. 또, 처리용기를 내압구조로 한 경우에는 내부 압력을 높인 상태로 기판을 처리할 수 있기 때문에 처리시간을 단축하는 것이 가능하게 된다.

Claims (12)

  1. 처리용기의 내부에 기판을 수용하고, 상기 처리용기내에 증기와 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 기판처리장치에 있어서,
    상기 증기와 상기 가스의 혼합가스 분위기에 노출되는 상기 처리용기의 내면 및/또는 상기 처리용기의 내부에 설치된 부재의 표면에 SiO2피복이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리용기는 0.2MPa이상의 차압에 지탱하는 내압성을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 처리용기의 모재가 스텐레스인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 증기로서 수증기를 토출하는 수증기 토출노즐이 상기 처리용기의 내부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스로서 오존 함유 가스를 토출하는 오존가스 토출노즐이 상기 처리용기의 내부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리용기는 상기 처리용기의 내부에 설치되는 부재를 배설하기 위한 구멍부를 가지고,
    상기 구멍부의 내벽면에 SiO2피복이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리용기는 용기본체와 용기커버로부터 이루어지고,
    상기 용기본체와 상기 용기커버와의 이접부에 씰부가 설치되고,
    상기 처리용기의 내면에서 상기 씰부까지 SiO2피복이 연재하여 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 레지스트막이 형성된 기판을 수증기와 오존 함유 가스에 의해 처리하는 기판처리방법에 있어서,
    표면에 SiO2피복이 실시된 부재가 내부에 설치되고, 또한 내면이 SiO2피복된처리용기의 내부에 기판을 수용하는 제 1 공정과,
    상기 처리용기내에 수증기와 오존 함유 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 제 2 공정과,
    상기 처리용기내에의 수증기와 오존 함유 가스의 공급을 정지하는 제 3 공정과,
    상기 처리용기내의 가스를 배기하고, 상기 처리용기내에 공기를 도입하는 제 4 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 2 공정은 상기 처리용기내의 온도를 일정하게 보지하여 행해지는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 처리용기내는 80℃ ~ 120℃의 범위내의 일정한 온도로 보지되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 2 공정은 상기 처리용기내를 소정의 양압에 보지하여 행해지는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 처리용기내의 압력을 외기압보다 0.05MPa ~ 0.1MPa 높게 보지하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
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