KR20190007080A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20190007080A
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아유미 히구치
아키히사 이와사키
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 장치는, 스핀 척에 유지되어 있는 기판에 복수의 액적을 충돌시키는 스프레이 노즐과, 물 및 약액의 혼합액을 스프레이 노즐에 공급하는 액체 배관과, 혼합액에 있어서의 약액의 농도를 변경하는 제1 유량 조정 밸브 및 제2 유량 조정 밸브와, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 농도로 약액을 포함하는 혼합액을 액체 배관으로부터 스프레이 노즐에 공급시키는 제어 장치를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼나 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 기판으로부터 이물을 제거하는 세정 공정이 행해진다.
예를 들어, 트랜지스터나 캐패시터 등의 디바이스가 만들어진 반도체 웨이퍼의 표면에 다층 배선을 형성하는 백 앤드 프로세스(BEOL：Back End of the Line)에서는, 드라이 에칭에 의해 발생한 폴리머 잔사를 제거하는 폴리머 제거 공정이 행해진다. 잔사가 기판에 잔류하면, 디바이스의 전기적 특성이 저하되거나, 수율이 저하되기 때문이다.
일본국 특허 제5276344호 공보는, 처리액의 액적을 기판에 충돌시킴으로써 파티클을 제거하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 개시되어 있다. 상기 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에서는, 커버 린스액으로서의 순수를 기판의 표면에 공급하면서, HFE(하이드로플루오로에테르)와 질소 가스의 충돌에 의해 생성된 복수의 액적을 기판의 표면에 충돌시킨다. HFE 이외의 처리액으로서는, 순수 및 IPA의 혼합액을 예로 들고 있다. HFE나 IPA 등의 저표면 장력 액체를 처리액으로서 이용하는 이유는, 처리액의 표면 장력이 낮으면, 보다 작은 액적이 생성되어, 데미지의 수가 감소하기 때문인 것으로 되어 있다.
그러나, 일본국 특허 제5276344호 공보에는, HFE 대신에 순수 및 IPA의 혼합액을 이용하여 처리액의 액적을 생성하는 것이 개시되어 있지만, IPA와 순수의 혼합비, 즉, 혼합액에 있어서의 IPA의 농도에 대해서는 개시되어 있지 않다.
IPA의 농도가 상승하면, 액적이 작아지므로, 패턴에 가해지는 충격이 작아지지만, 이물에 가해지는 충격도 작아져 버린다. 그 때문에, 데미지의 수가 감소하는 한편으로, 이물의 제거율이 저하되어 버린다. 이것과는 반대로, IPA의 농도가 저하되면, 이물의 제거율이 높아지는 한편으로, 데미지의 수가 증가해 버린다. 따라서, 데미지의 수와 이물의 제거율 양쪽을 최적화하는 것은 곤란하다. 특히, 어느 기판에 대해 최적인 처리 조건이 다른 기판에 대해서도 최적이라고는 할 수 없기 때문에, 복수장의 기판을 최적의 조건으로 처리하는 것은 용이하지 않다.
본 발명의 일실시 형태는, 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과, 액체로부터 복수의 액적을 생성하여, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 상기 복수의 액적을 충돌시키는 스프레이 노즐과, 물과, 상기 물보다 표면 장력이 작고, 친수기 및 탄화수소기를 가지는 약액을 포함하는 액적용 혼합액을 상기 액체로서 상기 스프레이 노즐에 공급하는 액적용 혼합액 공급 유닛과, 상기 스프레이 노즐에 공급해야 할 상기 액적용 혼합액에 있어서의 상기 약액의 농도를 나타내는 액적용 농도를 변경하는 액적용 농도 변경 유닛과, 상기 액적용 농도 변경 유닛을 제어함으로써, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 액적용 농도의 상기 액적용 혼합액을 상기 액적용 혼합액 공급 유닛으로부터 상기 스프레이 노즐에 공급시키는 제어 장치를 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 물과 약액을 포함하는 액적용 혼합액으로부터 복수의 액적이 생성되어 기판에 충돌한다. 기판에 부착되어 있는 이물은 액적의 충돌에 의해 기판으로부터 벗겨진다. 이것에 의해, 파티클 등의 이물이 기판으로부터 제거된다.
액적용 혼합액에 포함되는 약액은, 친수기 및 탄화수소기가 화학식에 포함되는 물질의 액체이다. 물과 친화성이 높은 친수기가 약액에 포함되어 있으므로, 물 및 약액이 용이하게 서로 섞인다. 또한, 약액의 표면 장력이 물의 표면 장력보다 낮기 때문에, 액적용 혼합액의 표면 장력이 낮아져, 액적의 입경이 감소한다. 이것에 의해, 데미지의 발생이 억제된다. 또한, 유기물과 친화성이 높은 탄화수소기가 약액에 포함되어 있으므로, 폴리머 잔사 등의 유기물이 이물에 포함되어 있는 경우는, 기판 상의 이물을 액적용 혼합액에 용해시킬 수 있다. 이것에 의해, 이물의 잔류량을 더 저감시킬 수 있어, 기판의 청정도를 높일 수 있다.
데미지의 수와 이물의 제거율은, 액적의 입경에 의존하는 경향이 있다. 액적의 입경에 영향을 주는 인자에는 표면 장력이 포함된다. 약액의 농도가 상승하면, 액적용 혼합액의 표면 장력이 저하되어, 입경이 감소하므로, 데미지의 수가 감소하여, 이물의 제거율이 저하되는 경향이 있다. 이것과는 반대로, 약액의 농도가 저하되면, 데미지의 수가 증가하여, 이물의 제거율이 상승하는 경향이 있다. 그 때문에, 데미지의 수와 이물의 제거율 양쪽을 최적화하는 것은 어렵다.
액적용 혼합액에 있어서의 약액의 농도를 나타내는 액적용 농도는, 처리해야 할 기판에 따라 결정되어 있다. 바꾸어 말하면, 액적용 농도는, 데미지의 수와 이물의 제거율에 관해서 종합적으로 최적의 값으로 설정되어 있다. 따라서, 데미지의 수를 줄이면서, 이물의 제거율을 높일 수 있다. 또한, 처리해야 할 기판에 따라 액적용 농도가 결정되므로, 복수장의 기판을 안정된 품질로 처리할 수 있다.
액적용 혼합액에 포함되는 물은, 순수(탈이온수：Deionized water)이어도 되고, 물을 주성분으로 하는 물함유액이어도 된다. 물함유액의 구체예는, 탄산수 및 수소수이다. 물은, 실온이어도 되고, 실온보다 높은 또는 낮은 온도여도 된다. 이들은 후술하는 커버 린스용 혼합액에 포함되는 물에도 적합하다.
약액의 화학식에 포함되는 탄화수소기는, 알킬기(메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기), 비닐기, 및 아릴기 중 어느 하나여도 되고, 이들 이외의 탄화수소기여도 된다. 약액의 화학식에 포함되는 친수기는, 히드록실기, 카르복실기, 아미노기, 티올기, 및 설포기 중 어느 하나여도 되고, 이들 이외의 친수기여도 된다. 이들은 후술하는 커버 린스용 혼합액에 포함되는 약액에도 적합하다.
상기 실시 형태에 있어서, 이하의 특징 중 적어도 하나가, 상기 기판 처리 장치에 더해져도 된다.
상기 스프레이 노즐은, 상기 액체에 기체를 충돌시킴으로써 상기 복수의 액적을 생성하는 이류체 노즐이다.
이 구성에 의하면, 액체와 기체가 충돌하고, 이것에 의해, 복수의 액적이 생성된다. 액체 및 기체의 충돌에 의해 복수의 액적을 생성하는 경우, 액적의 입경은, 표면 장력의 영향을 받기 쉽다. 따라서, 물보다 표면 장력이 작은 약액을 포함하는 액적용 혼합액을 이용함으로써, 액적의 입경을 효과적으로 변화시킬 수 있다.
상기 액적용 혼합액 공급 유닛은, 상기 물 및 상기 약액을 혼합함으로써 상기 액적용 혼합액을 생성하는 제1 혼합 유닛과, 상기 제1 혼합 유닛과는 상이한 혼합 유닛이며 상기 제1 혼합 유닛에 의해 생성된 상기 액적용 혼합액을 상기 스프레이 노즐의 상류에서 혼합하는 제2 혼합 유닛을 포함한다.
이 구성에 의하면, 물 및 약액이 혼합되어, 액적용 혼합액이 생성된다. 그 후, 액적용 혼합액이 더 혼합되어, 스프레이 노즐에 공급된다. 즉, 물 및 약액은, 스프레이 노즐에 공급되기 전에 복수회 혼합된다. 그 때문에, 물 및 약액이 균일하게 혼합된 액적용 혼합액이 스프레이 노즐에 공급된다. 스프레이 노즐에 공급되는 액적용 혼합액의 균일성이 저하되면, 입경의 불균일이 확대된다. 따라서, 액적용 혼합액의 균일성을 높임으로써, 처리의 안정성을 높일 수 있다.
상기 제1 혼합 유닛 및 제2 혼합 유닛은, 동일 종류의 혼합 유닛이어도 되고, 서로 상이한 종류의 혼합 유닛이어도 된다. 예를 들어, 상기 제1 혼합 유닛이, 상기 물이 유입되는 물 유입구와, 상기 약액이 유입되는 약액 유입구와, 상기 물 유입구에 유입된 상기 물과 상기 약액 유입구에 유입된 상기 약액이 지나는 유로를 포함하는 경우, 상기 제2 혼합 유닛은, 상기 제1 혼합 유닛에 의해 생성된 상기 액적용 혼합액이 유입되는 배관과, 상기 배관 내에 배치되어 있으며, 상기 배관의 중심선 둘레로 뒤틀린 판형상의 교반 핀을 포함하고 있어도 된다.
상기 제어 장치는, 기판의 처리 내용 및 처리 순서를 나타내는 레시피를 기억하는 기억 장치를 포함하고, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 액적용 농도는, 상기 레시피에 나타나 있다.
이 구성에 의하면, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 액적용 농도가, 레시피에 포함되어 있다. 제어 장치는, 레시피에 포함되는 액적용 농도의 액적용 혼합액이 스프레이 노즐에 공급되도록, 액적용 농도 변경 유닛을 제어한다. 이것에 의해, 최적의 액적용 농도의 액적용 혼합액이 스프레이 노즐에 공급된다.
상기 제어 장치는, 처리해야 할 기판의 정보를 나타내는 복수의 기판 정보와, 상기 복수의 기판 정보에 각각 대응하는 복수의 상기 액적용 농도를 포함하는 액적용 테이블을 기억하는 기억 장치와, 상기 기판 정보를 수신하는 통신 장치와, 상기 통신 장치가 수신한 상기 기판 정보에 대응하는 상기 액적용 농도를, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 액적용 농도로서, 상기 액적용 테이블에 포함되는 복수의 상기 액적용 농도로부터 선택하는 농도 선택부와, 상기 농도 선택부에 의해 선택된 상기 액적용 농도의 상기 액적용 혼합액을 상기 액적용 혼합액 공급 유닛으로부터 상기 스프레이 노즐에 공급시키는 처리 실행부를 포함한다.
이 구성에 의하면, 처리해야 할 기판의 기판 정보가 입력되면, 이 기판 정보에 대응하는 액적용 농도가, 액적용 테이블에 포함되는 복수의 액적용 농도로부터 선택된다. 그리고, 선택된 액적용 농도의 액적용 혼합액이, 스프레이 노즐에 공급된다. 이것에 의해, 최적의 액적용 농도의 액적용 혼합액이 스프레이 노즐에 공급된다.
상기 기판 정보는, 복수의 기판 처리 장치를 통괄하는 호스트 컴퓨터로부터 상기 통신 장치에 송신되어도 된다. 상기 제어 장치가 기판의 표면에 형성된 패턴의 형상을 측정하는 측정 유닛에 접속되어 있는 경우, 상기 기판 정보는, 상기 측정 유닛으로부터 상기 통신 장치에 송신되어도 된다. 상기 측정 유닛은, 상기 기판 처리 장치에 내장되어 있어도 되고, 상기 기판 처리 장치와는 다른 장치여도 된다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 상기 스프레이 노즐이 상기 복수의 액적을 충돌시키고 있을 때에, 상기 기판을 향해 커버 린스액을 토출하는 커버 린스액 노즐과, 물과, 친수기 및 탄화수소기를 가지는 약액을 포함하는 커버 린스용 혼합액을 상기 커버 린스액으로서 상기 커버 린스액 노즐에 공급하는 커버 린스용 혼합액 공급 유닛을 더 포함한다.
이 구성에 의하면, 스프레이 노즐이 복수의 액적을 기판에 충돌시키고 있을 때에, 커버 린스액 노즐이 커버 린스액을 기판에 공급한다. 복수의 액적은, 커버 린스액의 액막으로 덮인 기판에 충돌한다. 그 때문에, 액적의 충돌에 의해 패턴에 가해지는 충격이 분산된다. 이것에 의해, 데미지의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 물과 약액을 포함하는 커버 린스용 혼합액이 커버 린스액으로서 이용되므로, 기판 상의 유기물을 커버 린스액에 용해시킬 수 있다. 이것에 의해, 이물의 잔류량을 더 저감시킬 수 있어, 기판의 청정도를 높일 수 있다.
커버 린스용 혼합액에 포함되는 약액의 표면 장력은, 물의 표면 장력과 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 커버 린스액 노즐에 공급해야 할 상기 커버 린스용 혼합액에 있어서의 상기 약액의 농도를 나타내는 커버 린스용 농도를 변경하는 커버 린스용 농도 변경 유닛을 더 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 커버 린스용 농도 변경 유닛을 제어함으로써, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 커버 린스용 농도의 상기 커버 린스용 혼합액을 상기 커버 린스용 혼합액 공급 유닛으로부터 상기 커버 린스액 노즐에 공급시킨다.
이 구성에 의하면, 액적용 농도뿐 만이 아니라, 커버 린스용 농도도, 처리해야 할 기판에 따라 결정되어 있다. 기판 상의 유기물은, 커버 린스용 혼합액에 포함되는 약액에 용해된다. 약액에 용해되는 유기물의 양은, 커버 린스용 혼합액에 있어서의 약액의 농도가 상승함에 따라 증가한다. 단, 본 발명자들의 연구에 의하면, 유기물의 용해량과 약액의 농도의 관계는, 반드시 정비례의 관계는 아닌 것을 알 수 있다. 따라서, 커버 린스용 농도를 처리해야 할 기판에 따라 결정함으로써, 유기물을 효과적으로 제거할 수 있다.
처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 커버 린스용 농도는, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 액적용 농도와 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 제어 장치는, 기판의 처리 내용 및 처리 순서를 나타내는 레시피를 기억하는 기억 장치를 포함하며, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 커버 린스용 농도는, 상기 레시피에 나타나 있다.
이 구성에 의하면, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 커버 린스용 농도가, 레시피에 포함되어 있다. 제어 장치는, 레시피에 포함되는 커버 린스용 농도의 커버 린스용 혼합액이 커버 린스액 노즐에 공급되도록, 커버 린스용 농도 변경 유닛을 제어한다. 이것에 의해, 최적의 커버 린스용 농도의 커버 린스용 혼합액이 커버 린스액 노즐에 공급된다.
상기 제어 장치는, 처리해야 할 기판의 정보를 나타내는 복수의 기판 정보와, 상기 복수의 기판 정보에 각각 대응하는 복수의 상기 커버 린스용 농도를 포함하는 커버 린스용 테이블을 기억하는 기억 장치와, 상기 기판 정보를 수신하는 통신 장치와, 상기 통신 장치가 수신한 상기 기판 정보에 대응하는 상기 커버 린스용 농도를, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 커버 린스용 농도로서, 상기 커버 린스용 테이블에 포함되는 복수의 상기 커버 린스용 농도로부터 선택하는 농도 선택부와, 상기 농도 선택부에 의해 선택된 상기 커버 린스용 농도의 상기 커버 린스용 혼합액을 상기 커버 린스용 혼합액 공급 유닛으로부터 상기 커버 린스액 노즐에 공급시키는 처리 실행부를 포함한다.
이 구성에 의하면, 처리해야 할 기판의 기판 정보가 입력되면, 이 기판 정보에 대응하는 커버 린스용 농도가, 커버 린스용 테이블에 포함되는 복수의 커버 린스용 농도로부터 선택된다. 그리고, 선택된 커버 린스용 농도의 커버 린스용 혼합액이, 커버 린스액 노즐에 공급된다. 이것에 의해, 최적의 커버 린스용 농도의 커버 린스용 혼합액이 커버 린스액 노즐에 공급된다.
처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 커버 린스용 농도는, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 액적용 농도와 동일하다.
이 구성에 의하면, 액적용 농도와 커버 린스용 농도가 서로 동일하기 때문에, 액적용 농도 및 커버 린스용 농도 중 한쪽 만을 준비하면 되고, 액적용 농도 및 커버 린스용 농도를 개별적으로 준비하지 않아도 되다. 또, 액적용 농도 및 커버 린스용 농도가 레시피 또는 테이블에 포함되는 경우에는, 제어 장치에 기억되는 데이터량을 줄일 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 액적용 혼합액을 상기 액적용 혼합액 공급 유닛으로부터 상기 스프레이 노즐에 공급시키면서, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 범위 내에서 상기 액적용 농도를 상기 액적용 농도 변경 유닛으로 하여금 변경하게 한다.
이 구성에 의하면, 스프레이 노즐이 복수의 액적을 생성하고 있을 때에, 액적용 농도가 변경되어, 액적의 입경과 약액의 농도가 변화한다. 기판에 대한 이물의 부착의 방법은, 대부분의 경우, 일정하지 않고 다양한 양태를 포함한다. 또한, 다양한 크기 또는 종류의 이물이 기판에 부착되어 있는 경우도 있다. 따라서, 동일한 기판을 처리하고 있을 때에 액적용 농도를 변화시킴으로써, 이물의 제거율을 높일 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 물 및 약액이 혼합되기 전 또는 후에 상기 물 및 약액 중 적어도 한쪽을 가열함으로써, 상기 액적용 혼합액 공급 유닛으로부터 상기 스프레이 노즐에 공급해야 할 상기 액적용 혼합액의 온도를 상승시키는 히터를 더 포함한다.
이 구성에 의하면, 물 및 약액 중 한쪽 또는 양쪽이, 히터에 의해 가열된다. 이것에 의해, 액적용 혼합액의 온도가 상승하여, 액적용 혼합액의 표면 장력이 저하된다. 그 때문에, 온도의 상승에 의해 표면 장력이 저하된 액적용 혼합액이 스프레이 노즐에 공급된다. 따라서, 액적용 혼합액에 포함되는 약액의 비율을 늘리지 않고, 액적용 혼합액의 표면 장력을 저하시킬 수 있다.
히터는, 물 및 약액 중 한쪽 만을 가열해도 되고, 물 및 약액 양쪽을 개별적으로 가열해도 된다. 히터는, 액적용 혼합액을 가열해도 된다.
상기 기판 처리 장치는, 드라이 에칭이 행해진 기판에 상기 복수의 액적을 충돌시키는 장치이다.
이 구성에 의하면, 드라이 에칭이 행해진 기판이 기판 처리 장치에 반입된다. 드라이 에칭 공정에서는, 유기물을 포함하는 폴리머 잔사가 패턴의 측면이나 오목부의 저면에 생성된다. 따라서, 기판 처리 장치에서는, 폴리머 잔사가 부착된 기판에 복수의 액적이 뿜어내진다. 폴리머 잔사는, 액적의 충돌에 의해 패턴의 측면이나 오목부의 저면으로부터 벗겨짐과 함께, 기판 상의 액체에 포함되는 약액에 용해된다. 그 때문에, 폴리머 잔사를 효율적으로 기판으로부터 제거할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태는, 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과, 액체로부터 복수의 액적을 생성하여, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 상기 복수의 액적을 충돌시키는 스프레이 노즐과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 상기 스프레이 노즐이 상기 복수의 액적을 충돌시키고 있을 때에, 상기 기판을 향해 커버 린스액을 토출하는 커버 린스액 노즐과, 물과, 친수기 및 탄화수소기를 가지는 약액을 포함하는 커버 린스용 혼합액을 상기 커버 린스액으로서 상기 커버 린스액 노즐에 공급하는 커버 린스용 혼합액 공급 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 복수의 액적이 기판에 뿜어내진다. 기판에 부착되어 있는 이물은 액적의 충돌에 의해 기판으로부터 벗겨진다. 이것에 의해, 파티클 등의 이물이 기판으로부터 제거된다. 또한, 스프레이 노즐이 복수의 액적을 기판에 충돌시키고 있을 때에, 커버 린스액 노즐이 커버 린스액을 기판에 공급한다. 복수의 액적은, 커버 린스액의 액막으로 덮인 기판에 충돌한다. 그 때문에, 액적의 충돌에 의해 패턴에 가해지는 충격이 분산된다. 이것에 의해, 데미지의 발생을 억제할 수 있다.
커버 린스액은, 물과 약액을 포함하는 커버 린스용 혼합액이다. 커버 린스용 혼합액에 포함되는 약액은, 친수기 및 탄화수소기가 화학식에 포함되는 물질의 액체이다. 물과 친화성이 높은 친수기가 약액에 포함되어 있으므로, 물 및 약액이 용이하게 서로 섞인다. 또한, 유기물과 친화성이 높은 탄화수소기가 약액에 포함되어 있으므로, 폴리머 잔사 등의 유기물이 이물에 포함되어 있는 경우는, 기판 상의 이물을 커버 린스용 혼합액에 용해시킬 수 있다. 이것에 의해, 이물의 잔류량을 더 저감시킬 수 있어, 기판의 청정도를 높일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 형태는, 물과, 상기 물보다 표면 장력이 작고, 친수기 및 탄화수소기를 가지는 약액을 포함하는 혼합액이며, 상기 약액이 액적용 농도로 혼합된 액적용 혼합액으로 생성된 복수의 액적을 기판에 충돌시키는 기판 처리 방법으로서, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 액적용 농도의 상기 액적용 혼합액을, 상기 복수의 액적을 생성하는 스프레이 노즐에 공급하는 액적용 혼합액 공급 공정과, 상기 액적용 혼합액 공급 공정에서 상기 스프레이 노즐에 공급된 상기 액적용 혼합액으로부터 상기 복수의 액적을 생성하는 액적 생성 공정과, 상기 액적 생성 공정에서 생성된 상기 복수의 액적을 기판에 충돌시키는 액적 충돌 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다. 이 방법에 의하면, 상술과 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
상기 실시 형태에 있어서, 이하의 특징 중 적어도 하나가, 상기 기판 처리 방법에 더해져도 된다.
상기 액적 생성 공정은, 상기 액적용 혼합액 공급 공정에서 상기 스프레이 노즐에 공급된 상기 액적용 혼합액에 기체를 충돌시킴으로써 상기 복수의 액적을 생성하는 공정이다. 이 방법에 의하면, 상술과 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
상기 액적용 혼합액 공급 공정은, 제1 혼합 유닛으로 상기 물 및 상기 약액을 혼합함으로써 상기 액적용 혼합액을 생성하는 제1 혼합 공정과, 상기 제1 혼합 공정에서 생성된 상기 액적용 혼합액을 상기 제1 혼합 유닛과는 상이한 제2 혼합 유닛으로 상기 스프레이 노즐의 상류에서 혼합하는 제2 혼합 공정을 포함한다. 이 방법에 의하면, 상술과 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 기판의 처리 내용 및 처리 순서를 나타내는 레시피를 기억하는 기억 공정을 더 포함하며, 상기 액적용 혼합액 공급 공정은, 상기 레시피에 나타난 상기 액적용 농도의 상기 액적용 혼합액을 상기 스프레이 노즐에 공급하는 공정이다. 이 방법에 의하면, 상술과 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 처리해야 할 기판의 정보를 나타내는 복수의 기판 정보와, 상기 복수의 기판 정보에 각각 대응하는 복수의 상기 액적용 농도를 포함하는 액적용 테이블을 기억하는 기억 공정과, 상기 기판 정보를 수신하는 통신 공정과, 상기 통신 공정에서 수신한 상기 기판 정보에 대응하는 상기 액적용 농도를, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 액적용 농도로서, 상기 액적용 테이블에 포함되는 복수의 상기 액적용 농도로부터 선택하는 농도 선택 공정을 더 포함하며, 상기 액적용 혼합액 공급 공정은, 상기 농도 선택 공정에서 선택된 상기 액적용 농도의 상기 액적용 혼합액을 상기 스프레이 노즐에 공급하는 공정이다. 이 방법에 의하면, 상술과 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
상기 통신 공정은, 복수의 기판 처리 장치를 통괄하는 호스트 컴퓨터로부터 송신된 상기 기판 정보를 수신하는 공정이어도 되고, 기판의 표면에 형성된 패턴의 형상을 측정하는 측정 유닛으로부터 송신된 상기 기판 정보를 수신하는 공정이어도 된다.
상기 기판 처리 방법은, 물과, 친수기 및 탄화수소기를 가지는 약액을 포함하는 혼합액이며, 상기 약액이 커버 린스용 농도로 혼합된 커버 린스용 혼합액을 커버 린스액 노즐에 공급하는 커버 린스용 혼합액 공급 공정과, 상기 액적 충돌 공정과 병행하여, 상기 커버 린스용 혼합액 공급 공정에서 공급된 상기 커버 린스용 혼합액을 상기 기판을 향해 상기 커버 린스액 노즐로 하여금 토출하게 하는 커버 린스 공정을 더 포함한다. 이 방법에 의하면, 상술과 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
상기 커버 린스용 혼합액 공급 공정은, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 커버 린스용 농도의 상기 커버 린스용 혼합액을 상기 커버 린스액 노즐에 공급하는 공정이다. 이 방법에 의하면, 상술과 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 기판의 처리 내용 및 처리 순서를 나타내는 레시피를 기억하는 기억 공정을 더 포함하며, 상기 커버 린스용 혼합액 공급 공정은, 상기 레시피에 나타난 상기 커버 린스용 농도의 상기 커버 린스용 혼합액을 상기 커버 린스액 노즐에 공급하는 공정이다. 이 방법에 의하면, 상술과 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 처리해야 할 기판의 정보를 나타내는 복수의 기판 정보와, 상기 복수의 기판 정보에 각각 대응하는 복수의 상기 커버 린스용 농도를 포함하는 커버 린스용 테이블을 기억하는 기억 공정과, 상기 기판 정보를 수신하는 통신 공정과, 상기 통신 공정에서 수신한 상기 기판 정보에 대응하는 상기 커버 린스용 농도를, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 커버 린스용 농도로서, 상기 커버 린스용 테이블에 포함되는 복수의 상기 커버 린스용 농도로부터 선택하는 농도 선택 공정을 더 포함하며, 상기 커버 린스용 혼합액 공급 공정은, 상기 농도 선택 공정에서 선택된 상기 커버 린스용 농도의 상기 커버 린스용 혼합액을 상기 커버 린스액 노즐에 공급하는 공정이다. 이 방법에 의하면, 상술과 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 커버 린스용 농도는, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 상기 액적용 농도와 동일하다. 이 방법에 의하면, 상술과 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
*상기 액적용 혼합액 공급 공정은, 상기 액적용 혼합액을 상기 스프레이 노즐에 공급하면서, 처리해야 할 기판에 따라 결정된 범위 내에서 상기 액적용 농도를 변경하는 공정이다. 이 방법에 의하면, 상술과 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 물 및 약액이 혼합되기 전 또는 후에 상기 물 및 약액 중 적어도 한쪽을 가열함으로써, 상기 액적용 혼합액 공급 공정에서 상기 스프레이 노즐에 공급해야 할 상기 액적용 혼합액의 온도를 상승시키는 가열 공정을 더 포함한다. 이 방법에 의하면, 상술과 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 형태는, 물과, 친수기 및 탄화수소기를 가지는 약액을 포함하는 혼합액이며, 상기 약액이 커버 린스용 농도로 혼합된 커버 린스용 혼합액을 기판에 공급하면서, 복수의 액적을 상기 기판에 충돌시키는 기판 처리 방법으로서, 상기 복수의 액적을 상기 기판에 충돌시키는 액적 충돌 공정과, 처리해야 할 상기 기판에 따라 결정된 상기 커버 린스용 농도의 상기 커버 린스용 혼합액을 커버 린스액 노즐에 공급하는 커버 린스용 혼합액 공급 공정과, 상기 액적 충돌 공정과 병행하여, 상기 커버 린스용 혼합액 공급 공정에서 공급된 상기 커버 린스용 혼합액을 상기 기판을 향해 상기 커버 린스액 노즐로 하여금 토출하게 하는 커버 린스 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다. 이 방법에 의하면, 상술과 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명에 있어서의 상술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하며 다음에 서술하는 실시 형태의 설명에 의해 밝혀진다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 수평으로 본 모식도이다.
도 2는, 기판 처리 장치의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은, 기판 처리 장치에 의해 처리되기 전의 기판의 표면 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4는, 기판 처리 장치에 의해 행해지는 기판의 처리의 일례를 설명하기 위한 공정도이다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 6은, 제어 장치에 기억된 테이블의 내용의 일례를 나타내는 도이다.
도 7은, 기판 정보를 수신하고 나서 기판의 처리를 실행할 때까지의 흐름을 나타내는 공정도이다.
도 8은, 혼합액에 있어서의 IPA의 농도의 시간적 변화의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시 형태에 관련된 스프레이 노즐 및 커버 린스액 노즐을 수평으로 본 모식도이다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치(1)에 구비된 처리 유닛(2)의 내부를 수평으로 본 모식도이다.
기판 처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼 등의 원판형상의 기판(W)을 한 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치(1)는, 처리액이나 처리 가스 등의 처리 유체로 기판(W)을 처리하는 처리 유닛(2)과, 처리 유닛(2)에 기판(W)을 반송하는 반송 로봇(도시하지 않음)과, 기판 처리 장치(1)를 제어하는 제어 장치(3)를 포함한다.
처리 유닛(2)은, 내부 공간을 가지는 챔버(4)와, 챔버(4) 내에서 기판(W)을 수평으로 유지하면서 기판(W)의 중앙부를 지나는 연직의 회전축선(A1) 둘레로 회전시키는 스핀 척(5)과, 기판(W)을 향해 처리액을 토출하는 복수의 노즐과, 기판(W)으로부터 바깥쪽으로 비산하는 처리액을 받아 들이는 컵(10)을 포함한다. 복수의 노즐은, 약액 노즐(12)과, 린스액 노즐(16)과, 스프레이 노즐(21)과, 커버 린스액 노즐(26)을 포함한다.
스핀 척(5)은, 수평의 자세로 유지된 원판형상의 스핀 베이스(6)와, 스핀 베이스(6)의 상방에서 기판(W)을 수평의 자세로 유지하는 복수의 척 핀(7)과, 복수의 척 핀(7)을 개폐시키는 척 개폐 기구(도시하지 않음)를 포함한다. 스핀 척(5)은, 또한, 스핀 베이스(6)의 중앙부로부터 회전축선(A1)을 따라 하방으로 연장되는 스핀축(8)과, 스핀축(8)을 회전시킴으로써 복수의 척 핀(7)에 유지된 기판(W)을 회전축선(A1) 둘레로 회전시키는 스핀 모터(9)를 포함한다. 스핀 척(5)은, 복수의 척 핀(7)을 기판(W)의 둘레 단면에 접촉시키는 협지식의 척에 한정되지 않고, 비(非)디바이스 형성면인 기판(W)의 이면(하면)을 스핀 베이스(6)의 상면에 흡착시킴으로써 기판(W)을 수평으로 유지하는 진공식의 척이어도 된다.
컵(10)은, 회전축선(A1)을 향해 비스듬하게 위로 연장되는 통형상의 경사부(10a)와, 경사부(10a)의 하단부(외단부)로부터 하방으로 연장되는 원통형상의 안내부(10b)와, 상방으로 열린 환상의 홈을 형성하는 액받이부(10c)를 포함한다. 경사부(10a)는, 기판(W) 및 스핀 베이스(6)보다 큰 내경을 가지는 원환형상의 상단을 포함한다. 경사부(10a)의 상단은, 컵(10)의 상단에 상당한다. 컵(10)의 상단은, 평면에서 보았을 때에 기판(W) 및 스핀 베이스(6)를 둘러싸고 있다.
컵(10)은, 컵(10)을 승강시키는 컵 승강 유닛(11)에 접속되어 있다. 컵 승강 유닛(11)은, 경사부(10a)의 상단이 스핀 척(5)에 의한 기판(W)의 유지 위치보다 상방에 위치하는 상측 위치(도 1에 나타내는 위치)와, 경사부(10a)의 상단이 스핀 척(5)에 의한 기판(W)의 유지 위치보다 하방에 위치하는 하측 위치 사이에서, 컵(10)을 연직으로 승강시킨다. 약액이나 린스액 등의 액체가 기판(W)에 공급될 때, 컵(10)은 상측 위치에 배치된다. 기판(W)으로부터 바깥쪽으로 비산한 액체는, 경사부(10a)에 의해 받아들여진 후, 안내부(10b)에 의해 액받이부(10c) 내에 모아진다.
약액 노즐(12)은, 약액 노즐(12)에 공급되는 약액을 안내하는 약액 배관(13)에 접속되어 있다. 약액 노즐(12)에 대한 약액의 공급 및 공급 정지를 전환하는 약액 밸브(14)는, 약액 배관(13)에 개재되어 있다. 약액 밸브(14)가 열리면, 약액이, 약액 노즐(12)로부터 하방으로 연속적으로 토출된다. 약액 노즐(12)에 공급되는 약액은, 예를 들어, 황산, 아세트산, 질산, 염산, 불산, 인산, 아세트산, 암모니아수, 과산화 수소수, 유기산(예를 들어 구연산, 옥살산 등), 유기 알칼리(예를 들어, TMAH：테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 등), 계면활성제, 및 부식 방지제 중 적어도 1개를 포함하는 액이다.
도시는 하지 않지만, 약액 밸브(14)는, 유로를 형성하는 밸브 보디와, 유로 내에 배치된 밸브 본체와, 밸브 본체를 이동시키는 액츄에이터를 포함한다. 후술하는 밸브에 대해서도 동일하다. 액츄에이터는, 공압 액츄에이터 또는 전동 액츄에이터여도 되고, 이들 이외의 액츄에이터여도 된다. 제어 장치(3)는, 액츄에이터를 제어함으로써, 약액 밸브(14)를 개폐시킨다. 또, 제어 장치(3)는, 액츄에이터를 제어함으로써, 기체 유량 조정 밸브(25) 등의 유량 조정 밸브의 개도(開度)를 변경한다.
약액 노즐(12)은, 챔버(4) 내에서 이동 가능한 스캔 노즐이다. 약액 노즐(12)은, 약액 노즐(12)을 연직 방향 및 수평 방향 중 적어도 한쪽으로 이동시키는 제1 노즐 이동 유닛(15)에 접속되어 있다. 제1 노즐 이동 유닛(15)은, 약액 노즐(12)로부터 토출된 약액이 기판(W)의 상면에 착액하는 처리 위치와, 평면에서 보았을 때에 약액 노즐(12)이 스핀 척(5)의 둘레에 위치하는 퇴피 위치 사이에서, 약액 노즐(12)을 수평으로 이동시킨다.
린스액 노즐(16)은, 린스액 노즐(16)에 공급되는 린스액을 안내하는 린스액 배관(17)에 접속되어 있다. 린스액 노즐(16)에 대한 린스액의 공급 및 공급 정지를 전환하는 린스액 밸브(18)는, 린스액 배관(17)에 개재되어 있다. 린스액 밸브(18)가 열리면, 린스액이, 린스액 노즐(16)로부터 하방으로 연속적으로 토출된다. 린스액 노즐(16)로부터 토출되는 린스액은, 예를 들어, 순수(탈이온수：Deionized water)이다. 린스액은, 순수에 한정되지 않고, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도(예를 들어, 10~100ppm 정도)의 염산수 중 어느 하나여도 된다.
린스액 노즐(16)은, 스캔 노즐이다. 린스액 노즐(16)은, 챔버(4) 내의 소정 위치에 고정된 고정 노즐이어도 된다. 린스액 노즐(16)은, 린스액 노즐(16)을 연직 방향 및 수평 방향 중 적어도 한쪽으로 이동시키는 제2 노즐 이동 유닛(19)에 접속되어 있다. 제2 노즐 이동 유닛(19)은, 린스액 노즐(16)로부터 토출된 린스액이 기판(W)의 상면에 착액하는 처리 위치와, 평면에서 보았을 때에 린스액 노즐(16)이 스핀 척(5)의 둘레에 위치하는 퇴피 위치 사이에서, 린스액 노즐(16)을 수평으로 이동시킨다.
스프레이 노즐(21)은, 기판(W)의 상면 내의 충돌 위치를 향해 비산하는 복수의 액적을 생성하는 노즐이다. 커버 린스액 노즐(26)은, 충돌 위치를 덮는 액막을 형성하는 노즐이다. 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)은, 연직 방향 및 수평 방향 중 적어도 한쪽에 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)을 이동시키는 제3 노즐 이동 유닛(28)에 접속되어 있다.
스프레이 노즐(21)은, 예를 들어, 그 내부 또는 외부에서 액체와 기체를 충돌시킴으로써, 기판(W)의 상면을 향해 하방으로 비산하는 복수의 액적을 생성하는 이류체 노즐이다. 스프레이 노즐(21)이 외부 혼합형의 이류체 노즐인 경우, 스프레이 노즐(21)은, 기판(W)의 상면을 향해 액체를 토출하는 액체 토출구와, 액체 토출구로부터 토출된 액체에 충돌하는 기체를 토출하는 기체 토출구를 포함한다.
스프레이 노즐(21)은, 스프레이 노즐(21)에 공급되는 액체를 안내하는 액체 배관(22)과, 스프레이 노즐(21)에 공급되는 기체를 안내하는 기체 배관(23)에 접속되어 있다. 스프레이 노즐(21)에 대한 기체의 공급 및 공급 정지를 전환하는 기체 밸브(24)와, 스프레이 노즐(21)에 공급되는 기체의 유량을 변경하는 기체 유량 조정 밸브(25)는, 기체 배관(23)에 개재되어 있다.
스프레이 노즐(21)에 공급되는 액체는, 예를 들어, 순수 및 IPA의 혼합액(액적용 혼합액)이며, 스프레이 노즐(21)에 공급되는 기체는, 예를 들어, 질소 가스이다. 액체 배관(22)은, 혼합액을 안내하는 혼합액 배관에 상당한다. 혼합액의 온도는, 예를 들어, 실온(20~30℃)이며, 혼합액에 있어서의 IPA의 농도(체적 퍼센트 농도)는, 예를 들어, 20% 이상 100% 미만이다. IPA는, 이소프로필알코올의 농도가 99.8% 이상의 액체를 의미한다. IPA는, 순수보다 밀도가 낮은 수용성 유기용제이다.
커버 린스액 노즐(26)은, 커버 린스액 노즐(26)에 공급되는 커버 린스액을 안내하는 커버 린스액 배관(27)에 접속되어 있다. 커버 린스액 배관(27) 내의 커버 린스액은, 커버 린스액 노즐(26)에 공급되어, 커버 린스액 노즐(26)로부터 하방으로 토출된다. 커버 린스액은, 예를 들어, 순수 및 IPA의 혼합액(커버 린스용 혼합액)이다. 커버 린스액 노즐(26)에 공급되는 혼합액의 농도나 온도 등은, 스프레이 노즐(21)에 공급되는 혼합액과 동일하다. 커버 린스액 노즐(26)은, 기판(W)의 상면 내의 착액 위치를 향해 커버 린스액을 토출한다. 이것에 의해, 착액 위치를 덮는 커버 린스액의 액막이 기판(W) 상에 형성된다.
액체 배관(22)의 상류단은, 믹싱 밸브(31)에 접속되어 있으며, 액체 배관(22)의 하류단은, 스프레이 노즐(21)에 접속되어 있다. 마찬가지로, 커버 린스액 배관(27)의 상류단은, 믹싱 밸브(31)에 접속되어 있으며, 커버 린스액 배관(27)의 하류단은, 커버 린스액 노즐(26)에 접속되어 있다. 믹싱 밸브(31)는, 믹싱 밸브(31)에 공급되는 순수를 안내하는 제1 배관(36)과, 믹싱 밸브(31)에 공급되는 IPA를 안내하는 제2 배관(38)에 접속되어 있다. 믹싱 밸브(31)에 공급되는 순수의 유량을 변경하는 제1 유량 조정 밸브(37)는, 제1 배관(36)에 개재되어 있으며, 믹싱 밸브(31)에 공급되는 IPA의 유량을 변경하는 제2 유량 조정 밸브(39)는, 제2 배관(38)에 개재되어 있다.
믹싱 밸브(31)는, 개별적으로 개폐 가능한 복수의 밸브와, 복수의 밸브에 접속된 복수의 유로를 포함한다. 도 1은, 믹싱 밸브(31)가, 4개의 밸브와, 2개의 입구(제1 입구 및 제2 입구)와, 2개의 출구(제1 출구 및 제2 출구)를 포함하는 예를 나타내고 있다. 4개의 밸브는, 제1 입구에 대응하는 제1 상류 밸브(32)와, 제2 입구에 대응하는 제2 상류 밸브(33)와, 제1 출구에 대응하는 제1 하류 밸브(34)와, 제2 출구에 대응하는 제2 하류 밸브(35)를 포함한다. 제1 배관(36)의 하류단은, 제1 입구에 접속되어 있으며, 제2 배관(38)의 하류단은, 제2 입구에 접속되어 있다. 액체 배관(22)의 상류단은, 제1 출구에 접속되어 있으며, 커버 린스액 배관(27)의 상류단은, 제2 출구에 접속되어 있다.
액체 배관(22) 및 커버 린스액 배관(27)의 각각에는, 액체를 교반하는 혼합기(40)가 개재되어 있다. 혼합기(40)는, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)의 상류이며 또한 믹싱 밸브(31)의 하류의 위치에 배치되어 있다. 도시는 하지 않지만, 혼합기(40)는, 액체가 유입되는 배관과, 배관 내에 배치되어 있으며, 배관의 중심선 둘레로 뒤틀린 판형상의 교반 핀을 포함한다. 혼합기(40)의 배관 내에 공급된 혼합액은, 교반 핀을 따라 배관 내를 하류로 흐른다. 이 동안에, 혼합액이 교반되어 균일하게 혼합된다.
믹싱 밸브(31)의 제1 상류 밸브(32), 제2 상류 밸브(33), 제1 하류 밸브(34), 및 제2 하류 밸브(35)가 열리면, 순수가, 제1 유량 조정 밸브(37)의 개도에 대응하는 유량으로, 제1 배관(36)으로부터 믹싱 밸브(31)에 공급되고, IPA가, 제2 유량 조정 밸브(39)의 개도에 대응하는 유량으로, 제2 배관(38)으로부터 믹싱 밸브(31)에 공급된다. 순수 및 IPA는, 믹싱 밸브(31) 내에서 서로 섞여 혼합액이 된다. 이 혼합액은, 제1 하류 밸브(34)를 통하여 액체 배관(22)에 공급되고, 제2 하류 밸브(35)를 통하여 커버 린스액 배관(27)에 공급된다.
순수 및 IPA는, 믹싱 밸브(31) 내에서 서로 섞이지만, 혼합액 중에 균일하게 분산되어 있지 않는 경우가 있다. 믹싱 밸브(31)로부터 배출된 순수 및 IPA의 혼합액은, 액체 배관(22) 및 커버 린스액 배관(27)에 개재된 혼합기(40)를 지나는 동안에 더 혼합된다. 따라서, 순수 및 IPA를 포함하는 균질의 혼합액이, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)에 확실히 공급된다.
제3 노즐 이동 유닛(28)은, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)이 선단부에 부착된 제3 노즐 아암(29)과, 스프레이 노즐(21)이 평면에서 보았을 때에 기판(W)의 중앙부를 지나도록 제3 노즐 아암(29)을 수평으로 이동시키는 노즐 수평 구동 유닛(30)을 포함한다. 노즐 수평 구동 유닛(30)은, 컵(10)의 둘레에서 연직으로 연장되는 회동축선 둘레로 제3 노즐 아암(29)을 수평으로 회동시키는 선회 유닛이다. 노즐 수평 구동 유닛(30)은, 제3 노즐 아암(29)을 수평으로 평행 이동시키는 슬라이드 유닛이어도 된다.
노즐 수평 구동 유닛(30)은, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)이 기판(W)의 상방에 위치하는 처리 위치와, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)이 평면에서 보았을 때에 컵(10)의 둘레에 위치하는 대기 위치 사이에서, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)을 수평으로 이동시킨다. 처리 위치는, 복수의 액적과 커버 린스액이 기판(W)의 상면 중앙부에 착액하는 중앙 처리 위치와, 복수의 액적과 커버 린스액이 기판(W)의 상면 외주부에 착액하는 외주 처리 위치를 포함한다.
스프레이 노즐(21)은, 기판(W)의 상면 내의 충돌 위치를 향해 비산하는 복수의 액적을 생성한다. 커버 린스액 노즐(26)은, 기판(W)의 상면 내의 착액 위치를 향해 커버 린스액을 토출한다. 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)이 동일한 제3 노즐 아암(29)에 유지되어 있으므로, 착액 위치 및 충돌 위치는 근접한다. 기판(W)의 회전 방향에 관해서, 착액 위치는, 충돌 위치의 상류의 위치이다.
착액 위치에 착액한 커버 린스액은, 회전하고 있는 기판(W)의 상면을 따라 회전 방향의 하류로 흘러, 착액 위치 및 충돌 위치를 덮는 액막을 형성한다. 커버 린스액 노즐(26)이 커버 린스액을 토출하고 있을 때에, 스프레이 노즐(21)이 복수의 액적을 생성하면, 복수의 액적은, 커버 린스액의 액막으로 덮인 충돌 위치에 충돌한다. 이것에 의해, 액적의 충돌에 의해 기판(W)에 가해지는 충격이 분산되므로, 패턴 붕괴 등의 기판(W)의 데미지의 발생이 억제 또는 방지된다.
도 2는, 기판 처리 장치(1)의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다.
제어 장치(3)는, 기판(W)의 처리 내용 및 처리 순서 등을 나타내는 레시피에 따라서 기판 처리 장치(1)에 기판(W)을 처리하게 하는 프로그램을 실행하는 CPU(41)(중앙 처리 장치)와, 레시피 및 프로그램을 포함하는 각종의 정보를 기억하는 기억 장치(42)를 포함하는 컴퓨터이다. 제어 장치(3)는, 또한, 호스트 컴퓨터(HC) 등의 기판 처리 장치(1) 이외의 장치나 기판 처리 장치(1)에 설치된 장치와 통신하는 통신 장치(43)를 포함한다. 호스트 컴퓨터(HC)는, 반도체 장치나 액정 표시 장치 등을 제조하는 제조 공장 내에 설치된 복수의 기판 처리 장치를 관리하는 컴퓨터이다. 기판 처리 장치(1)는, 복수의 기판 처리 장치의 하나이다. 제어 장치(3)는, 스핀 척(5)이나 밸브 등의 기판 처리 장치(1)에 구비된 기기에 전기적으로 접속되어 있다. 제어 장치(3)는, 기판(W)의 반송이나 처리 등에 필요한 각종의 동작을 기판 처리 장치(1)에 실행시키도록 프로그램되어 있다.
도 3은, 기판 처리 장치(1)에 의해 처리되기 전의 기판(W)의 표면 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
이하에서는, 기판 처리 장치(1)로 처리되는 기판(W)이, 드라이 에칭이 행해진 반도체 웨이퍼인 예에 대해서 설명한다. 기판(W)의 표면에는 오목부(44)에 의해 칸막이된 복수의 볼록부(45)가 형성되어 있다. 오목부(44)는, 기판(W)의 평면 방향으로 연장되는 홈(예를 들어, 배선 홈)이어도 되고, 기판(W)의 두께 방향으로 연장되는 구멍(예를 들어, 비아홀)이어도 된다. 볼록부(45)는, 드라이 에칭에 의해 형성된 고(高)종횡비의 패턴이다. 종횡비(패턴의 높이/패턴의 폭)의 구체예는, 6 이상이며, 오목부(44)의 폭의 구체예는, 20nm 이하이다.
도 3은, 종횡비가 상이한 복수의 패턴이 형성되어 있는 예를 나타내고 있다. 또, 도 3은, 층간 절연막(46) 상에 하드 마스크(47)(예를 들어, TiN막)가 형성되어 있는 예를 나타내고 있다. 드라이 에칭에 의해 발생한 폴리머 잔사는, 오목부(44)의 측면이나 오목부(44)의 저면에 부착되어 있다. 이러한 잔사의 일례는, 불화 탄소를 주성분으로 하는 폴리머 잔사이다. 이하에서는, 하드 마스크(47)와 잔사와 파티클을 기판(W)으로부터 제거하는 처리의 일례에 대해서 설명한다.
도 4는, 기판 처리 장치(1)에 의해 행해지는 기판(W)의 처리의 일례를 설명하기 위한 공정도이다. 이하의 각 공정은, 제어 장치(3)가 기판 처리 장치(1)를 제어함으로써 실행된다. 바꾸어 말하면, 제어 장치(3)는, 이하의 각 공정을 실행하도록 프로그램되어 있다. 이하에서는, 도 1 및 도 4를 참조한다.
기판 처리 장치(1)에 의해 기판(W)이 처리될 때에는, 챔버(4) 내에 기판(W)을 반입하는 반입 공정이 행해진다(단계 S1).
구체적으로는, 모든 노즐이 기판(W)의 상방으로부터 퇴피하고 있는 상태에서, 반송 로봇(도시하지 않음)이, 핸드를 챔버(4) 내에 진입시킨다. 그 후, 반송 로봇은, 기판(W)의 표면이 위로 향해진 상태에서 핸드 상의 기판(W)을 스핀 척(5) 상에 둔다. 스핀 모터(9)는, 기판(W)이 척 핀(7)에 의해 파지된 후, 기판(W)의 회전을 개시시킨다. 반송 로봇은, 기판(W)이 스핀 척(5) 상에 놓여진 후, 핸드를 챔버(4)의 내부로부터 퇴피시킨다.
다음으로, 기판(W)의 상면에 약액을 공급하는 약액 공급 공정이 행해진다(단계 S2).
구체적으로는, 제1 노즐 이동 유닛(15)이, 약액 노즐(12)을 퇴피 위치로부터 처리 위치에 이동시킨다. 그 후, 약액 밸브(14)가 열린다. 이것에 의해, 약액 노즐(12)로부터 회전하고 있는 기판(W)의 상면을 향해 약액이 토출된다. 이 때, 제1 노즐 이동 유닛(15)은, 중앙 처리 위치와 외주 처리 위치 사이에서 약액 노즐(12)을 이동시켜도 되고, 약액의 착액 위치가 기판(W)의 상면 중앙부에 위치하도록 약액 노즐(12)을 정지시켜도 된다. 약액 밸브(14)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 약액 밸브(14)가 닫혀진다. 그 후, 제1 노즐 이동 유닛(15)이 약액 노즐(12)을 처리 위치로부터 퇴피 위치에 이동시킨다.
약액 노즐(12)로부터 토출된 약액은, 기판(W)의 상면에 착액한 후, 회전하고 있는 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 흐른다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 약액의 액막이 형성되어, 기판(W)의 상면 전역에 약액이 공급된다. 특히, 제1 노즐 이동 유닛(15)이 약액 노즐(12)을 중앙 처리 위치와 외주 처리 위치 사이에서 이동시키는 경우는, 기판(W)의 상면 전역이 약액의 착액 위치에서 주사되므로, 기판(W)의 상면 전역에 약액이 균일하게 공급된다. 기판(W)의 표면에 형성된 하드 마스크(47)(도 3 참조)는, 약액의 공급에 의해 기판(W)으로부터 제거된다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 기판(W)의 상면에 공급하는 린스액 공급 공정이 행해진다(단계 S3).
구체적으로는, 제2 노즐 이동 유닛(19)이, 린스액 노즐(16)을 퇴피 위치로부터 처리 위치에 이동시킨다. 그 후, 린스액 밸브(18)가 열린다. 이것에 의해, 린스액 노즐(16)로부터 회전하고 있는 기판(W)의 상면을 향해 순수가 토출된다. 이 때, 제2 노즐 이동 유닛(19)은, 중앙 처리 위치와 외주 처리 위치 사이에서 린스액 노즐(16)을 이동시켜도 되고, 린스액의 착액 위치가 기판(W)의 상면 중앙부에 위치하도록 린스액 노즐(16)을 정지시켜도 된다. 기판(W) 상의 약액은, 린스액 노즐(16)로부터 토출된 순수에 의해 씻어내진다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 순수의 액막이 형성된다. 린스액 밸브(18)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 린스액 밸브(18)가 닫혀진다. 그 후, 제2 노즐 이동 유닛(19)이 린스액 노즐(16)을 처리 위치로부터 퇴피 위치에 이동시킨다.
다음으로, 복수의 액적을 기판(W)에 충돌시키는 스프레이 세정 공정과, 액적의 충돌 위치를 커버 린스액으로 덮는 커버 린스 공정이 병행해서 행해진다(단계 S4).
구체적으로는, 제3 노즐 이동 유닛(28)이, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)을 대기 위치로부터 처리 위치에 이동시킨다. 그 후, 믹싱 밸브(31)의 제1 상류 밸브(32), 제2 상류 밸브(33), 제1 하류 밸브(34), 및 제2 하류 밸브(35)가 열린다. 또한, 기체 밸브(24)가 열린다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면을 향해 비산하는 복수의 액적이 생성됨과 함께, 커버 린스액 노즐(26)로부터 토출된 커버 린스액이 기판(W)의 상면에 공급된다. 제3 노즐 이동 유닛(28)은, 이 상태로, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)을 중앙 처리 위치와 외주 처리 위치 사이에서 이동시킨다.
스프레이 노즐(21)에 의해 생성된 복수의 액적은, 기판(W)의 상면 내의 충돌 위치에 충돌한다. 기판(W)을 회전시키면서 스프레이 노즐(21)을 중앙 처리 위치와 외주 처리 위치 사이에서 이동시키므로, 기판(W)의 상면 전역이 복수의 액적으로 주사되어, 복수의 액적이 기판(W)의 상면 전역에 충돌한다. 기판(W)의 상면에 부착되어 있는 이물(파티클 및 잔사)은, 액적의 충돌에 의해 발생하는 충격으로 기판(W)으로부터 벗겨져, 기판(W) 상의 액체와 함께 기판(W)으로부터 배출된다.
또한, 충돌 위치를 향해 스프레이 노즐(21)에 복수의 액적을 분출시키면서, 충돌 위치에 가까운 착액 위치를 향해 커버 린스액 노즐(26)에 커버 린스액을 토출 시키므로, 스프레이 노즐(21)이 복수의 액적을 분출하고 있는 동안, 충돌 위치가 커버 린스액으로 덮인 상태가 유지된다. 복수의 액적은, 충돌 위치를 덮는 액막을 관통하여, 충돌 위치에 충돌한다. 이것에 의해, 액적의 충돌에 의해 발생하는 충격이 분산되므로, 국소적인 힘이 패턴에 가해지는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)에 공급되는 액체는, 순수 및 IPA의 혼합액이다. 기판(W) 상의 액체는, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)로부터 공급되는 혼합액으로 치환된다. IPA의 화학식에는, 폴리머 잔사와 친화성을 가지는 탄화수소기가 포함되어 있다. 따라서, 드라이 에칭에 의해 발생하여, 패턴 내에 퇴적한 폴리머 잔사는, 혼합액에 포함되는 IPA에 녹는다. 그 때문에, 기판(W) 상의 잔사는, 액적의 충돌에 의해 발생하는 충격뿐 만이 아니라, 기판(W) 상의 IPA에 용해됨으로써 기판(W)으로부터 제거된다. 이것에 의해, 잔사의 제거율을 높일 수 있다.
순수보다 표면 장력이 작은 IPA가 순수에 첨가되므로, 스프레이 노즐(21)에 공급되는 액체(순수 및 IPA의 혼합액)의 표면 장력은, 순수의 표면 장력보다 작다. 이류체 노즐에 의해 생성되는 액적의 입경은, 이류체 노즐에 공급되는 액체의 표면 장력이 저하될수록 작아진다. 액적의 유속이 동일하면, 액적의 운동 에너지는, 입경 즉 질량이 감소함에 따라 감소한다. 따라서, 순수 및 IPA의 혼합액을 이류체 노즐에 공급함으로써, 패턴 붕괴 등의 데미지의 발생을 억제할 수 있다.
데미지의 수를 줄이는 관점에서는, 스프레이 노즐(21)에 의해 생성되는 액적의 입경은 작은 것이 바람직하다. 그러나, 액적의 입경이 너무 작으면, 액적의 충돌에 의해 발생하는 충격이 약해지므로, 데미지의 수가 줄어 들지만, 파티클이나 잔사의 제거율이 저하되어 버린다. 액적의 운동 에너지를 증가시키기 위해, 스프레이 노즐(21)에 공급되는 기체의 유량을 늘리는 것도 생각할 수 있지만, 이 경우, 질소 가스 등의 기체의 소비량이 증가해 버린다. 그 때문에, 패턴의 강도나 이물의 부착력에 따라, 혼합액에 있어서의 IPA의 농도의 최적치를 결정할 필요가 있다.
그 한편, IPA에 용해되는 잔사의 양은, 기판(W)에 공급되는 IPA의 양이 증가함에 따라 증가한다. 단, 본 발명자들의 연구에 의하면, 잔사의 용해량과 IPA의 농도의 관계는, 반드시 정비례의 관계는 아닌 것을 알 수 있다. 용해에 의해 잔사를 제거하는 관점에서는, 혼합액에 있어서의 IPA의 농도는 높은 것이 바람직하다. 그러나, IPA의 농도가 너무 높으면, 상술과 같이, 액적의 입경이 작아져, 이물의 제거율이 저하되어 버린다.
순수 및 IPA의 혼합비, 즉 혼합액에 있어서의 IPA의 농도는, 파티클의 제거율과, 데미지의 수와, 잔사의 제거율을 포함하는 복수의 요인을 고려해서 결정하지 않으면 안 된다. 그러나, 상기의 이유에 의해 모든 요인을 최적화하는 것은 곤란하고, 그 때문에, 종합적으로 최적의 IPA의 농도를 기판(W)에 따라 결정할 필요가 있다.
본 실시 형태에서는, 최적의 IPA의 농도가 레시피에 포함되어 있다. 레시피 내의 IPA의 농도는, 미리 실험적으로 구해진 값이다. IPA의 농도는, 예를 들어, 스프레이 세정 공정의 전기간에 걸쳐 일정하다. 제어 장치(3)는, 레시피에 나타난 농도로 IPA를 포함하는 혼합액이 스프레이 노즐(21)에 공급되도록, 제1 유량 조정 밸브(37) 및 제2 유량 조정 밸브(39)의 개도를 조정한다. 이것에 의해, 데미지의 발생을 효과적으로 억제하면서, 파티클 및 잔사를 포함하는 이물을 효과적으로 기판(W)으로부터 제거할 수 있다.
스프레이에 의한 기판(W)의 세정, 즉, 액적의 생성이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 제1 상류 밸브(32), 제2 상류 밸브(33), 제1 하류 밸브(34), 제2 하류 밸브(35), 및 기체 밸브(24)가 닫혀진다. 이 때, 기판(W)의 상면은, 순수 및 IPA의 혼합액의 액막으로 덮여 있다. 제3 노즐 이동 유닛(28)은, 액적의 생성과 커버 린스액의 토출이 정지된 후, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)을 처리 위치로부터 대기 위치에 이동시킨다.
스프레이 세정 공정이 행해진 후에는, 기판(W)을 건조시키는 건조 공정이 행해진다(단계 S5).
구체적으로는, 스핀 모터(9)가 기판(W)을 회전 방향으로 가속시켜, 고회전 속도(예를 들어 수천 rpm)로 회전시킨다. 이것에 의해, 큰 원심력이 기판(W)에 부착되어 있는 액체에 가해져, 액체가 기판(W)으로부터 그 주위에 뿌려진다. 그 때문에, 액체가 기판(W)으로부터 제거되어, 기판(W)이 건조된다. 기판(W)의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 스핀 모터(9)가 회전을 정지한다. 이것에 의해, 기판(W)의 회전이 정지된다.
다음으로, 기판(W)을 챔버(4)로부터 반출하는 반출 공정이 행해진다(단계 S6).
구체적으로는, 모든 노즐이 기판(W)의 상방으로부터 퇴피하고 있는 상태에서, 반송 로봇(도시하지 않음)이, 핸드를 챔버(4) 내에 진입시킨다. 반송 로봇은, 복수의 척 핀(7)에 의한 기판(W)의 유지가 해제된 후, 스핀 척(5) 상의 기판(W)을 핸드로 지지한다. 그 후, 반송 로봇은, 기판(W)을 핸드로 지지하면서, 핸드를 챔버(4)의 내부로부터 퇴피시킨다. 이것에 의해, 처리 완료된 기판(W)이 챔버(4)로부터 반출된다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 순수가 아니라, 순수 및 IPA의 혼합액을 스프레이 노즐(21)에 공급한다. 이것에 의해, 스프레이 노즐(21)에 공급되는 액체의 표면 장력이 저하되므로, 순수가 스프레이 노즐(21)에 공급되는 경우와 비교해, 액적이 작아짐과 함께, 액적의 유속이 높아진다. 또한, 액적의 크기 및 유속의 편차가 좁아진다. 따라서, 데미지를 발생시키는 큰 액적과, 이물의 제거에 공헌하지 않는 작은 액적의 수를 줄일 수 있다. 이것에 의해, 효율적인 세정 처리를 실행할 수 있다.
본 발명자들의 연구에 의하면, 데미지의 수는, 혼합액에 있어서의 IPA의 농도가 상승하면 감소하는 경향이 있다. 파티클의 제거율은, IPA의 농도가 상승하면 감소하는 경향이 있지만 반비례는 아니다. 잔사의 제거율은, IPA의 농도가 상승하면 높아지는 경향이 있지만 정비례는 아니다. 따라서, 모든 요인을 최적화하는 것은 곤란하다. 본 실시 형태에서는, 종합적으로 최적의 농도로 IPA를 포함하는 혼합액이 스프레이 노즐(21)에 공급된다. 또한, IPA의 농도는, 기판(W)에 따라 결정된다. 그 때문에, 복수장의 기판(W)을 안정된 품질로 처리할 수 있다.
혼합액에 포함되는 IPA는, 친수기 및 탄화수소기가 화학식에 포함되는 물질의 액체이다. 순수와 친화성이 높은 친수기가 IPA에 포함되어 있으므로, 순수 및 IPA가 용이하게 서로 섞인다. 또한, IPA의 표면 장력이 순수의 표면 장력보다 낮기 때문에, 혼합액의 표면 장력이 낮아져, 액적의 입경이 감소한다. 이것에 의해, 데미지의 발생이 억제된다. 또한, 유기물과 친화성이 높은 탄화수소기가 IPA에 포함되어 있으므로, 폴리머 잔사 등의 유기물이 이물에 포함되어 있는 경우는, 기판(W) 상의 이물을 혼합액에 용해시킬 수 있다. 이것에 의해, 이물의 잔류량을 더 저감시킬 수 있어, 기판(W)의 청정도를 높일 수 있다.
본 실시 형태에서는, 액체와 기체가 충돌하고, 이것에 의해, 복수의 액적이 생성된다. 액체 및 기체의 충돌에 의해 복수의 액적을 생성하는 경우, 액적의 입경은, 표면 장력의 영향을 받기 쉽다. 따라서, 순수보다 표면 장력이 작은 IPA를 포함하는 혼합액을 이용함으로써, 액적의 입경을 효과적으로 변화시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는, 순수 및 IPA가 믹싱 밸브(31)로 혼합되어, 혼합액이 생성된다. 그 후, 혼합액이 혼합기(40)로 더 혼합되어, 스프레이 노즐(21)에 공급된다. 즉, 순수 및 IPA는, 스프레이 노즐(21)에 공급되기 전에 복수회 혼합된다. 그 때문에, 순수 및 IPA가 균일하게 혼합된 혼합액이 스프레이 노즐(21)에 공급된다. 스프레이 노즐(21)에 공급되는 혼합액의 균일성이 저하되면, 입경의 불균일이 확대된다. 따라서, 혼합액의 균일성을 높임으로써, 처리의 안정성을 높일 수 있다.
본 실시 형태에서는, 스프레이 노즐(21)이 복수의 액적을 기판(W)에 충돌시키고 있을 때에, 커버 린스액 노즐(26)이 커버 린스액을 기판(W)에 공급한다. 복수의 액적은, 커버 린스액의 액막으로 덮인 기판(W)에 충돌한다. 그 때문에, 액적의 충돌에 의해 패턴에 가해지는 충격이 분산된다. 이것에 의해, 데미지의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 순수와 IPA를 포함하는 혼합액이 커버 린스액으로서 이용되므로, 기판(W) 상의 유기물을 커버 린스액에 용해시킬 수 있다. 이것에 의해, 이물의 잔류량을 더 저감시킬 수 있어, 기판(W)의 청정도를 높일 수 있다.
본 실시 형태에서는, 스프레이 노즐(21)에 공급되는 혼합액에 있어서의 IPA의 농도뿐 만이 아니라, 커버 린스액 노즐(26)에 공급되는 혼합액에 있어서의 IPA의 농도도, 처리해야 할 기판(W)에 따라 결정되어 있다. 기판(W) 상의 유기물은, 혼합액에 포함되는 IPA에 용해된다. IPA에 용해되는 유기물의 양은, 혼합액에 있어서의 IPA의 농도가 상승함에 따라 증가한다. 단, 본 발명자들의 연구에 의하면, 유기물의 용해량과 IPA의 농도의 관계는, 반드시 정비례의 관계는 아닌 것을 알 수 있다. 따라서, IPA의 농도를 처리해야 할 기판(W)에 따라 결정함으로써, 유기물을 효과적으로 제거할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 스프레이 노즐(21)에 공급되는 혼합액에 있어서의 IPA의 농도가, 커버 린스액 노즐(26)에 공급되는 혼합액에 있어서의 IPA의 농도와 동일하기 때문에, 액적용의 농도 및 커버 린스용의 농도 중 한쪽 만을 준비하면 되고, 액적용의 농도 및 커버 린스용의 농도를 개별적으로 준비하지 않아도 되다. 또, 따로따로 농도를 기억하지 않아도 되기 때문에, 제어 장치(3)에 기억되는 데이터량을 줄일 수 있다.
본 실시 형태에서는, 드라이 에칭이 행해진 기판(W)이 기판 처리 장치(1)에 반입된다. 드라이 에칭 공정에서는, 유기물을 포함하는 폴리머 잔사가 패턴의 측면(볼록부(45)의 측면)이나 오목부(44)의 저면에 생성된다. 따라서, 기판 처리 장치(1)에서는, 폴리머 잔사가 부착된 기판(W)에 복수의 액적이 뿜어내진다. 폴리머 잔사는, 액적의 충돌에 의해 패턴의 측면이나 오목부(44)의 저면으로부터 벗겨짐과 함께, 기판(W) 상의 액체에 포함되는 IPA에 용해된다. 그 때문에, 폴리머 잔사를 효율적으로 기판(W)으로부터 제거할 수 있다.
제2 실시 형태
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 이하의 도 5~도 7에 있어서, 상술한 도 1~도 6에 나타난 각 부와 동등한 구성 부분에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치(1)의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 6은, 제어 장치(3)에 기억된 테이블(251)의 내용의 일례를 나타내는 도이다. 도 7은, 기판 정보를 수신하고 나서 기판의 처리를 실행할 때까지의 흐름을 나타내는 공정도이다.
제2 실시 형태에서는, 제어 장치(3)의 기억 장치(42)가, 레시피 등에 더하여, 혼합액에 있어서의 IPA의 농도와 기판 처리 장치(1)에서 처리해야 할 기판(W)의 정보를 나타내는 기판 정보의 관계를 나타내는 테이블(251)(액적용 테이블 및 커버 린스용 테이블)을 기억하고 있다. 제어 장치(3)는, CPU(41), 기억 장치(42), 및 통신 장치(43)에 더하여, 농도 선택부(252)와, 레시피 변경부(253)와, 처리 실행부(254)를 포함한다. 농도 선택부(252)와, 레시피 변경부(253)와, 처리 실행부(254)는, 모두, CPU(41)가 기억 장치(42)에 기억되어 있는 프로그램을 실행함으로써 실현되는 기능 블록이다.
기판 정보에는, 기판(W)에 형성된 패턴의 정보를 나타내는 패턴 정보와, 전 공정(기판 처리 장치(1)에 반송될 때까지 행해진 공정)에서 행해진 기판(W)의 처리 내용 및 처리 조건을 나타내는 처리 정보가 포함된다. 패턴 정보에는, 예를 들어, 패턴의 형상과, 패턴의 치수와, 패턴의 종횡비와, 패턴의 재질 중 적어도 하나가 포함된다. 패턴의 형상은, 예를 들어, 패턴이 선상 및 통형상 중 어느 하나인지를 의미한다.
기판 정보는, 통신 장치(43)를 통하여 호스트 컴퓨터(HC)로부터 제어 장치(3)에 송신되어도 되고, 기판 처리 장치(1)의 내부 또는 외부에 설치된 측정 유닛(255)(도 5 참조)으로부터 통신 장치(43)를 통하여 제어 장치(3)에 송신되어도 된다. 측정 유닛(255)은, 패턴의 형상 및 치수 등을 측정하는 유닛이다. 측정 유닛(255)은, 예를 들어, 주사형 전자현미경(SEM：Scanning Electron Microscope), 또는 화상 인식 이물 검사 장치를 포함한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 테이블(251)은, 1대 1로 대응하는 복수의 기판 정보와 복수의 농도를 포함한다. 도 6에 나타내는 예에서는, 기판 정보(X1)와 농도(Y1)가 대응하고 있으며, 기판 정보(X2)와 농도(Y2)가 대응하고 있다. 테이블(251)에 포함되는 농도는, 상기 농도에 대응하는 기판 정보를 가지는 기판(W)을 처리했을 때에, 잔사 및 파티클을 포함하는 이물의 제거율과 처리에 의해 발생하는 데미지의 수를 포함하는 복수의 요인에 관해서 종합적으로 최적의 결과가 얻어지는 값으로 설정되어 있다. 테이블(251)에 포함되는 농도는, 미리 실험적으로 구해진 값이다. 제어 장치(3)는, 테이블(251)에 포함되는 농도로 IPA를 포함하는 혼합액이 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)에 공급되도록 기판 처리 장치(1)를 제어한다.
구체적으로는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(3)의 통신 장치(43)가 기판 정보를 수신하면(단계 S11), 제어 장치(3)의 농도 선택부(252)는, 테이블(251)에 포함되는 복수의 농도 중에서, 제어 장치(3)에 입력된 기판 정보에 대응하는 농도(선택 농도)를 선택한다(단계 S12). 예를 들어, 기판 정보(X1)(도 6 참조)가 통신 장치(43)에 입력되면, 농도 선택부(252)는, 농도(Y1)를 선택한다. 그 후, 제어 장치(3)의 레시피 변경부(253)는, 레시피에 포함되는 농도(초기 농도)를 선택 농도로 치환한다(단계 S13). 이것에 의해, 기억 장치(42)에 기억되어 있는 레시피가 변경된다. 그 후, 제어 장치(3)의 처리 실행부(254)는, 상술한 기판(W)의 처리의 일례와 마찬가지로, 변경 후의 레시피에 따라서 기판 처리 장치(1)에 기판(W)을 처리시킨다(단계 S14). 이것에 의해, 종합적으로 최적의 농도로 IPA를 포함하는 혼합액이, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)에 공급되므로, 데미지의 발생을 억제하면서, 이물의 제거율을 높일 수 있다.
다른 실시 형태
본 발명은, 상술한 실시 형태의 내용에 한정되는 것이 아니며, 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 스프레이 노즐(21)에 공급되는 액체가 순수 및 IPA의 혼합액이며, 스프레이 노즐(21)에 공급되는 기체가 질소 가스인 경우에 대해서 설명했지만, 이들 이외의 유체를 스프레이 노즐(21)에 공급해도 된다. 순수 및 IPA의 혼합액 이외의 액체를 커버 린스액 노즐(26)에 공급해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)에 공급되는 혼합액이, 2종류의 액체(순수 및 IPA)를 포함하는 경우에 대해서 설명했지만, 3종류 이상의 액체를 포함하고 있어도 된다.
혼합액에 있어서의 IPA의 농도는, 스프레이 세정 공정(도 4의 단계 S4)의 전기간에 걸쳐 일정하지 않아도 된다. 즉, 제어 장치(3)는, 스프레이 세정 공정 중 적어도 일부의 기간에 있어서 IPA의 농도를 연속적으로 또는 단계적으로 변화시켜도 된다.
도 8은, 혼합액에 있어서의 IPA의 농도의 시간적 변화의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 8의 굵은선은, IPA의 농도가 단계적으로 증가하고 있는 예를 나타내고 있다. 스프레이 세정 공정의 개시 시의 IPA의 농도는, 0%여도 되고, 0 이외의 값이어도 된다. 마찬가지로, 스프레이 세정 공정의 종료 시의 IPA의 농도는, 100%여도 되고, 100 이외의 값이어도 된다. 또, IPA의 농도는, 시간의 경과에 수반하여 연속적으로 또는 단계적으로 감소해도 된다. IPA의 농도의 최대치 및 최소치는, 처리해야 할 기판(W)에 따라 결정된다.
IPA의 농도를 상승시키는 경우, IPA의 농도가 최초부터 높은 경우와 비교해, 동등한 품질을 유지하면서, IPA의 소비량을 저감시킬 수 있다. 또한, 기판(W) 상에서의 IPA의 농도도 시간의 경과에 수반하여 상승하므로, 패턴 내의 액체와 친화성이 높은 액체를 기판(W)에 계속 공급할 수 있다. 패턴 내의 액체와 기판(W)에 공급되는 액체의 농도차가 크면, 패턴 내의 액체가 원활하게 치환되기 어려운 경우가 있다. 따라서, 기판(W) 상에서의 IPA의 농도를 시간의 경과에 수반하여 상승시킴으로써, 패턴 내의 액체를 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)로부터 공급된 액체로 원활하게 치환할 수 있다.
혼합액에 있어서의 IPA의 농도를 변화시키면, 스프레이 노즐(21)에 의해 생성되는 액적의 입경이 변화한다. 또한, 기판(W)에 공급되는 혼합액에 있어서의 IPA의 농도도 변화한다. 기판(W)에 대한 이물의 부착의 방법은, 대부분의 경우, 일정하지 않고 다양한 양태를 포함한다. 또한, 다양한 크기 또는 종류의 이물이 기판(W)에 부착되어 있는 경우도 있다. 따라서, 동일한 기판(W)을 처리하고 있을 때에 IPA의 농도를 변화시킴으로써, 이물의 제거율을 높일 수 있다. 또한, 종횡비가 서로 상이한 복수의 패턴이 기판(W)의 표면에 형성되어 있는 경우, 어느 패턴에 대해서도 최적의 처리를 행할 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 스프레이 노즐(21)이 이류체 노즐인 경우에 대해서 설명했지만, 스프레이 노즐(21)은, 이류체 노즐 이외의 노즐이어도 된다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 스프레이 노즐(321)은, 액체를 복수의 토출구(357)로부터 동시에 분사함으로써 복수의 액적을 생성해도 된다.
도 9에 나타내는 스프레이 노즐(321)은, 처리액 유로(356)와 복수의 토출구(357)가 설치된 노즐 본체(358)와, 노즐 본체(358)에 진동을 가함으로써 복수의 토출구(357)로부터 토출되는 처리액을 분단하는 압전 소자(359)를 포함한다. 처리액 유로(356)의 상류단은, 처리액 유로(356)에 공급되는 처리액을 안내하는 처리액 공급 배관(360)에 접속되어 있으며, 처리액 유로(356)의 하류단은, 처리액 유로(356)로부터 배출된 처리액을 안내하는 처리액 배출 배관(361)에 접속되어 있다. 압전 소자(359)에 전압을 인가하는 배선(363)은, 압전 소자(359)에 접속되어 있다.
처리액 배출 배관(361)에 개재된 배출 밸브(362)가 닫혀지면, 복수의 토출구(357)로부터 처리액이 하방으로 분사된다. 이 상태에서 압전 소자(359)가 진동하면, 복수의 토출구(357)로부터 분사되는 처리액이 분단되어, 복수의 액적이 생성된다. 처리액 공급 배관(360)으로부터 처리액 유로(356)에 공급되는 처리액은, 순수 및 IPA의 혼합액이어도 되고, 그 이외의 액체여도 된다. 예를 들어, 순수 만이 처리액 유로(356)에 공급되어도 된다. 도 9는, 처리액이 스프레이 노즐(321)에 공급되고, 순수 및 IPA의 혼합액이 커버 린스액 노즐(26)에 공급되는 예를 나타내고 있다.
상술한 실시 형태에서는, 실온의 혼합액이 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)에 공급되는 경우에 대해서 설명했지만, 실온보다 높은 또는 낮은 온도의 혼합액이 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)에 공급되어도 된다. 예를 들어, 제1 배관(36)으로부터 믹싱 밸브(31)에 공급되는 순수를 실온보다 높은 온도로 가열하는 히터(364)(도 1 참조)가 구비되어 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 온수(가열된 순수)가 제1 배관(36)으로부터 믹싱 밸브(31)에 공급되므로, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)에 공급되는 혼합액의 온도가 상승한다. 이 온도의 상승에 의해 혼합액의 표면 장력이 저하된다. 따라서, 혼합액에 포함되는 IPA의 비율을 늘리지 않고, 순수 및 IPA의 혼합액의 표면 장력을 저하시킬 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 스프레이 노즐(21)에 공급되는 혼합액의 농도 및 온도와, 커버 린스액 노즐(26)에 공급되는 혼합액의 농도 및 온도가 서로 동일한 경우에 대해서 설명했지만, 농도 및 온도 중 적어도 한쪽이 상이해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 순수 및 IPA의 혼합액이, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26) 양쪽에 공급되는 경우에 대해서 설명했지만, 순수 및 IPA의 혼합액 이외의 액체(예를 들어, 순수)가, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26) 중 한쪽에 공급되어도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 순수 및 IPA를 따로따로 믹싱 밸브(31)에 공급하는 경우에 대해서 설명했지만, 순수 및 IPA의 혼합액을 제1 배관(36) 및 제2 배관(38) 중 한쪽으로부터 믹싱 밸브(31)에 공급해도 된다. IPA의 농도의 조정이 필요한 경우는, 제1 배관(36) 및 제2 배관(38) 중 다른쪽으로부터 믹싱 밸브(31)에 순수 또는 IPA를 더하면 된다.
상술한 실시 형태에서는, 액체 배관(22) 및 커버 린스액 배관(27) 양쪽에 혼합기(40)가 설치되어 있는 경우에 대해서 설명했지만, 한쪽 또는 양쪽의 혼합기(40)가 생략되어도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 스프레이 노즐(21) 및 커버 린스액 노즐(26)이 동일한 노즐 아암(29)에 유지되어 있는 경우에 대해서 설명했지만, 따로따로 노즐 아암에 유지되어 있어도 된다. 커버 린스액 노즐(26)이 생략되어도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 린스액 노즐(16)로부터 토출되는 린스액이 순수인 경우에 대해서 설명했지만, 린스액은, 순수 및 IPA의 혼합액이어도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 기판 처리 장치(1)가, 원판형상의 기판(W)을 처리하는 장치인 경우에 대해서 설명했지만, 기판 처리 장치(1)는, 다각형의 기판(W)을 처리하는 장치여도 된다.
상술한 모든 구성의 2개 이상이 조합되어도 된다. 상술한 모든 공정의 2개 이상이 조합되어도 된다.
이 출원은, 2016년 2월 15일에 일본 특허청에 제출된 특허출원 2016-026111호에 대응하고 있으며, 이 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 편입되는 것으로 한다.
본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 이용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예에 한정해서 해석되어야 하는 것이 아니며, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부의 청구의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (16)

  1. 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과,
    액체로부터 복수의 액적을 생성하여, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 상기 복수의 액적을 충돌시키는 스프레이 노즐과,
    물과, 상기 물보다 표면 장력이 작고, 친수기 및 탄화수소기를 가지는 약액을 포함하는 액적용 혼합액을 상기 액체로서 상기 스프레이 노즐에 공급하는 액적용 혼합액 공급 유닛과,
    상기 스프레이 노즐에 공급해야 할 상기 액적용 혼합액에 있어서의 상기 약액의 농도를 나타내는 액적용 농도를 변경하는 액적용 농도 변경 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스프레이 노즐은, 상기 액체에 기체를 충돌시킴으로써 상기 복수의 액적을 생성하는 이류체 노즐인, 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스프레이 노즐은, 복수의 토출구가 설치된 노즐 본체와, 상기 노즐 본체에 진동을 가하는 압전 소자를 포함하고, 상기 압전 소자로 하여금 상기 노즐 본체를 진동시키게 하는 것에 의해, 상기 노즐 본체로 하여금 상기 복수의 액적을 상기 복수의 토출구로부터 분사시키게 하는, 기판 처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 액적용 혼합액 공급 유닛은, 상기 물 및 상기 약액을 혼합함으로써 상기 액적용 혼합액을 생성하는 제1 혼합 유닛과, 상기 제1 혼합 유닛과는 상이한 혼합 유닛이며 상기 제1 혼합 유닛에 의해 생성된 상기 액적용 혼합액을 상기 스프레이 노즐의 상류에서 혼합하는 제2 혼합 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 상기 스프레이 노즐이 상기 복수의 액적을 충돌시키고 있을 때에, 상기 기판을 향해 커버 린스액을 토출하는 커버 린스액 노즐과,
    물과, 친수기 및 탄화수소기를 가지는 약액을 포함하는 커버 린스용 혼합액을 상기 커버 린스액으로서 상기 커버 린스액 노즐에 공급하는 커버 린스용 혼합액 공급 유닛을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 커버 린스액 노즐에 공급해야 할 상기 커버 린스용 혼합액에 있어서의 상기 약액의 농도를 나타내는 커버 린스용 농도를 변경하는 커버 린스용 농도 변경 유닛을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 물 및 약액이 혼합되기 전 또는 후에 상기 물 및 약액 중 적어도 한쪽을 가열함으로써, 상기 액적용 혼합액 공급 유닛으로부터 상기 스프레이 노즐에 공급해야 할 상기 액적용 혼합액의 온도를 상승시키는 히터를 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 드라이 에칭이 행해진 기판에 상기 복수의 액적을 충돌시키는 장치인, 기판 처리 장치.
  9. 물과, 상기 물보다 표면 장력이 작고, 친수기 및 탄화수소기를 가지는 약액을 포함하는 혼합액이며, 상기 약액이 액적용 농도로 혼합된 액적용 혼합액으로부터 생성된 복수의 액적을 기판에 충돌시키는 기판 처리 방법으로서,
    상기 액적용 농도의 상기 액적용 혼합액을, 상기 복수의 액적을 생성하는 스프레이 노즐에 공급하는 액적용 혼합액 공급 공정과,
    상기 액적용 혼합액 공급 공정에서 상기 스프레이 노즐에 공급된 상기 액적용 혼합액으로부터 상기 복수의 액적을 생성하는 액적 생성 공정과,
    상기 액적 생성 공정에서 생성된 상기 복수의 액적을 기판에 충돌시키는 액적 충돌 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 액적 생성 공정은, 상기 액적용 혼합액 공급 공정에서 상기 스프레이 노즐에 공급된 상기 액적용 혼합액에 기체를 충돌시킴으로써 상기 복수의 액적을 생성하는 공정인, 기판 처리 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 액적 생성 공정은, 상기 액적용 혼합액 공급 공정에서 상기 스프레이 노즐에 공급된 상기 액적용 혼합액을 압전 소자의 진동으로 분단하는 것에 의해 상기 복수의 액적을 생성하는 공정인, 기판 처리 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 액적용 혼합액 공급 공정은, 제1 혼합 유닛으로 상기 물 및 상기 약액을 혼합함으로써 상기 액적용 혼합액을 생성하는 제1 혼합 공정과, 상기 제1 혼합 공정에서 생성된 상기 액적용 혼합액을 상기 제1 혼합 유닛과는 상이한 제2 혼합 유닛으로 상기 스프레이 노즐의 상류에서 혼합하는 제2 혼합 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    물과, 친수기 및 탄화수소기를 가지는 약액을 포함하는 혼합액이며, 상기 약액이 커버 린스용 농도로 혼합된 커버 린스용 혼합액을 커버 린스액 노즐에 공급하는 커버 린스용 혼합액 공급 공정과,
    상기 액적 충돌 공정과 병행하여, 상기 커버 린스용 혼합액 공급 공정에서 공급된 상기 커버 린스용 혼합액을 상기 기판을 향해 상기 커버 린스액 노즐로 하여금 토출하게 하는 커버 린스 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 커버 린스액 노즐에 공급되어야 할 상기 커버 린스용 혼합액에 있어서 상기 약액의 농도를 나타내는 커버 린스용 농도를 변경하는 커버 린스용 농도 변경 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 액적용 혼합액 공급 공정은, 상기 액적용 혼합액을 상기 스프레이 노즐에 공급하면서, 상기 액적용 농도를 변경하는 공정인, 기판 처리 방법.
  16. 청구항 9 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물 및 약액이 혼합되기 전 또는 후에 상기 물 및 약액 중 적어도 한쪽을 가열함으로써, 상기 액적용 혼합액 공급 공정에서 상기 스프레이 노즐에 공급해야 할 상기 액적용 혼합액의 온도를 상승시키는 가열 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
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