KR20200006499A - 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 카본을 함유하는 피막의 액처리에 의한 제거의 실현에 유효한 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체를 제공한다.
[해결수단] 예시적 실시형태에 따른 기판 처리 방법은, 기판의 표면에 형성된 제1 피막과, 제1 피막과는 상이한 조성으로 제1 피막 위에 더 형성되고, 카본을 함유하는 제2 피막을 포함하는 피막 중, 적어도 일부의 박리 대상 부분에, 제1 피막과 제2 피막 사이의 박리성을 높이는 약액을 공급하는 것과, 약액이 공급된 후의 박리 대상 부분의 온도 변동을 증폭시키는 것과, 증폭된 온도 변동의 후에, 제2 피막을 제거하는 린스액을 박리 대상 부분에 공급하는 것을 포함한다.

Description

기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체{SUBSTRATE PROCESSING METHOD, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND STORAGE MEDIUM}
본 개시의 예시적 실시형태는, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 어모퍼스 카본막 등의 유기막을 제거하는 방법으로서, 다음 3공정을 포함하는 기판 처리 방법이 개시되어 있다. 제1 공정은, 처리조의 하부에 황산을 저류하여, 황산으로 이루어지는 액층인 황산층을 처리조 내에 형성하는 공정이다. 제2 공정은, 황산층 위에 과산화수소수를 공급하고, 이에 의해, 황산과 과산화수소수를 포함하며, 또한, 황산과 과산화수소의 반응이 생기는 액층인 반응층을 황산층 위에 형성하는 반응층 형성 공정이다. 제3 공정은, 기판을, 직립시킨 상태로 반응층에 통과시키는 통과 공정이다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2017-117938호 공보
본 개시의 예시적 실시형태는, 카본을 함유하는 피막의 액처리에 의한 제거의 실현에 유효한 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체를 제공한다.
하나의 예시적 실시형태에 따르면, 기판 처리 방법은, 기판의 표면에 형성된 제1 피막과, 제1 피막과는 상이한 조성으로 제1 피막 위에 더 형성되어, 카본을 함유하는 제2 피막을 포함하는 피막 중, 적어도 일부의 박리 대상 부분에, 제1 피막과 제2 피막 사이의 박리성을 높이는 약액을 공급하는 것과, 약액이 공급된 후의 박리 대상 부분의 온도 변동을 증폭시키는 것과, 증폭된 온도 변동의 후에, 제2 피막을 제거하는 린스액을 박리 대상 부분에 공급하는 것을 포함한다.
본 개시의 예시적 실시형태에 따르면, 카본을 함유하는 피막의 액처리에 의한 제거의 실현에 유효한 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체를 제공할 수 있다.
도 1은 하나의 예시적 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 일례의 기판 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3은 기판 처리 장치의 변형예를 나타내는 모식도이다.
도 4는 기판 처리 장치의 다른 변형예를 나타내는 모식도이다.
도 5는 기판 처리 순서를 예시하는 흐름도이다.
도 6은 약액 공급 처리의 순서를 예시하는 흐름도이다.
도 7은 온도 변동 증폭 처리의 순서를 예시하는 흐름도이다.
도 8은 린스 처리의 순서를 예시하는 흐름도이다.
도 9는 약액 공급처리의 실행 중에서의 웨이퍼의 상태를 예시하는 모식도이다.
도 10은 온도 변동 증폭 처리의 실행 중에서의 웨이퍼의 상태를 예시하는 모식도이다.
도 11은 린스 처리의 실행 중에서의 웨이퍼의 상태를 예시하는 모식도이다.
이하, 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는 동일의 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다.
〔기판 처리 시스템〕
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 이하에서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위해, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은, 반입출 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 포함한다. 반입출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은 인접하여 마련된다.
반입출 스테이션(2)은, 캐리어 배치부(11)와, 반송부(12)를 포함한다. 캐리어 배치부(11)에는, 복수매의 기판, 본 실시형태에서는 반도체 웨이퍼[이하 웨이퍼(W)]를 수평 상태로 수용하는 복수의 캐리어(C)가 배치된다.
반송부(12)는, 캐리어 배치부(11)에 인접하여 마련되며, 내부에 기판 반송 장치(13)와, 전달부(14)를 포함한다. 기판 반송 장치(13)는, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 포함한다. 또한, 기판 반송 장치(13)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 및 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하여, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 캐리어(C)와 전달부(14) 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)은, 반송부(12)에 인접하여 마련된다. 처리 스테이션(3)은, 반송부(15)와, 복수의 처리 유닛(16)을 포함한다. 복수의 처리 유닛(16)은, 반송부(15)의 양측에 배열되어 마련된다.
반송부(15)는, 내부에 기판 반송 장치(17)를 포함한다. 기판 반송 장치(17)는, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 포함한다. 또한, 기판 반송 장치(17)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 및 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하여, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 전달부(14)와 처리 유닛(16) 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 유닛(16)은, 기판 반송 장치(17)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)에 대하여 정해진 기판 처리를 행한다.
또한, 기판 처리 시스템(1)은, 제어 장치(4)를 포함한다. 제어 장치(4)는, 예컨대 컴퓨터이며, 제어부(18)와 기억부(19)를 포함한다. 기억부(19)에는, 기판 처리 시스템(1)에서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(18)는, 기억부(19)에 기억된 프로그램을 읽어내어 실행함으로써 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어 장치(4)의 기억부(19)에 인스톨된 것이어도 좋다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예컨대 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
상기한 바와 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)에서는, 먼저, 반입출 스테이션(2)의 기판 반송 장치(13)가, 캐리어 배치부(11)에 배치된 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 취출한 웨이퍼(W)를 전달부(14)에 배치한다. 전달부(14)에 배치된 웨이퍼(W)는, 처리 스테이션(3)의 기판 반송 장치(17)에 의해 전달부(14)로부터 취출되고, 처리 유닛(16)에 반입된다.
처리 유닛(16)에 반입된 웨이퍼(W)는, 처리 유닛(16)에 의해 처리된 후, 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16)으로부터 반출되어, 전달부(14)에 배치된다. 그리고, 전달부(14)에 배치된 처리 완료된 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(13)에 의해 캐리어 배치부(11)의 캐리어(C)에 복귀된다.
〔기판 처리 장치〕
계속해서, 기판 처리 시스템(1)이 포함하는 기판 처리 장치(10)의 구성을 예시한다. 기판 처리 장치(10)는, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 제1 피막(F1)과, 제1 피막(F1)과는 상이한 조성으로 제1 피막(F1) 위에 더 형성된 제2 피막(F2)을 포함하는 피막(F)을 처리 대상으로 하여, 제2 피막(F2)의 적어도 일부를 제거하는 처리를 행한다. 또한, 제1 피막(F1)은 웨이퍼(W)의 표면에 접하도록 형성되어 있어도 좋고, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 다른 피막 위에 형성되어 있어도 좋다. 제1 피막(F1)의 구체예로서는, 실리콘계의 막(예컨대 실리콘질화막, 폴리실리콘막 등) 및 메탈 함유막 등을 들 수 있다. 제2 피막(F2)은 카본을 함유하고 있다. 제2 피막(F2)의 구체예로서는, 에칭용의 하드 마스크, 저유전율(Low-K) 층간 절연막 등을 들 수 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(10)는, 처리 유닛(16)과, 이것을 제어하는 제어 장치(4)를 포함한다. 처리 유닛(16)은, 회전 유지부(20)와, 히터(30)와, 약액 공급부(40)와, 온도 변동 증폭부(50)와, 린스액 공급부(60)를 갖는다.
회전 유지부(20)(기판 유지부)는, 표면(Wa)에 피막(F)이 형성된 웨이퍼(W)를 유지하여 회전시킨다. 예컨대 회전 유지부(20)는, 유지부(21)와, 회전 구동부(22)를 갖는다. 유지부(21)는, 피막(F)을 위로 하여 수평으로 배치된 웨이퍼(W)를 지지하며, 그 웨이퍼(W)를 예컨대 진공 흡착 등에 의해 유지한다. 회전 구동부(22)는, 예컨대 전동 모터 등을 동력원으로 한 액츄에이터이며, 수직인 축선(Ax1) 둘레로 유지부(21) 및 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
히터(30)는, 유지부(21)에 유지된 웨이퍼(W)를 가열한다. 예컨대 히터(30)는, 유지부(21)에 유지된 웨이퍼(W)의 하면에 대향하도록 배치되며, 전열선 등을 열원으로 하여 발열한다.
약액 공급부(40)는, 제1 피막(F1) 및 제2 피막(F2)을 포함하는 피막(F) 중, 적어도 일부의 박리 대상 부분(TP)[예컨대 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 위치하는 부분]에, 제1 피막(F1)과 제2 피막(F2) 사이의 박리성을 높이는 약액을 공급한다. 약액은, 예컨대 제2 피막(F2)에 대하여 침투성을 가지고, 제1 피막(F1)의 표층을 변질시키는 약액이다. 변질의 구체예로서는, 용해, 경화 등을 들 수 있다. 약액의 구체예로서는, 불화수소(HF)의 수용액(불산), 염산, 암모니아(NH3)의 수용액 등을 들 수 있다. 약액 공급부(40)는, 약액을 반드시 액형으로 공급하지 않아도 좋고, 약액을 기화한 상태로 공급하여도 좋다.
예컨대 약액 공급부(40)는, 상노즐(41)과, 하노즐(42)과, 약액 공급원(43)과, 밸브(44, 45)를 갖는다. 상노즐(41)은, 웨이퍼(W)의 상방에 배치되며, 웨이퍼(W)의 상면을 향하여 약액을 토출한다. 하노즐(42)은, 웨이퍼(W)의 하방에 배치되며, 웨이퍼(W)의 하면을 향하여 약액을 토출한다. 약액 공급원(43)은, 상노즐(41) 및 하노즐(42)에 약액을 공급한다. 예컨대 약액 공급원(43)은, 약액을 수용한 탱크(도시하지 않음)와, 그 탱크로부터 상노즐(41) 및 하노즐(42)에 약액을 압송하는 펌프(도시하지 않음)를 포함한다. 밸브(44, 45)는, 예컨대 에어 오퍼레이션 밸브이며, 약액 공급원(43)으로부터 상노즐(41) 및 하노즐(42)에의 약액의 유로를 각각 개폐한다.
온도 변동 증폭부(50)는, 상기 약액이 공급된 후의 박리 대상 부분(TP)의 온도 변동을 증폭시킨다. 상기 약액이 공급된 후의 온도 변동을 증폭시킨다는 것은, 상기 약액이 공급된 후에서의 박리 대상 부분(TP)의 온도의 최대값과 최소값의 차를 크게 하는 것을 의미한다.
박리 대상 부분(TP)의 온도 변동이 증폭하면, 제1 피막(F1)과 제2 피막(F2) 사이의 박리가 진행될 수 있다. 예컨대, 제1 피막(F1)과 제2 피막(F2)에서 온도 변동에 따른 팽창률(또는 수축률)이 상이한 경우에, 이에 기인하여 제1 피막(F1)과 제2 피막(F2) 사이의 박리가 진행될 수 있다. 온도 변동 증폭부(50)는, 이 박리 진행을 실질적으로 발생되는 레벨까지, 박리 대상 부분(TP)의 온도 변동을 증폭한다. 예컨대 온도 변동 증폭부(50)는, 온도 변동을 150∼300℃까지 증폭시킨다. 즉 온도 변동 증폭부(50)는, 박리 대상 부분(TP)의 온도의 최대값과 최소값의 차가 150∼300℃가 될 때까지, 박리 대상 부분(TP)의 온도 변동을 증폭한다.
예컨대 온도 변동 증폭부(50)는, 온도 변동을 증폭시키기 위한 유체(이하, 「온도 변동용의 유체」라고 함)를 박리 대상 부분(TP)에 공급하는 유체 공급부(70)를 갖는다. 온도 변동용의 유체는, 액체여도 좋고, 기체여도 좋다. 또한, 온도 변동용의 유체는, 박리 대상 부분(TP)을 냉각하는 유체여도 좋고, 박리 대상 부분(TP)을 가열하는 유체여도 좋다. 박리 대상 부분(TP)을 냉각하는 유체의 구체예로서는, 액체 질소를 들 수 있다. 또한, 박리 대상 부분(TP)을 냉각하는 유체는, 기화열을 빼앗아 박리 대상 부분(TP)을 냉각하는 용제(예컨대 신나 등)여도 좋다. 박리 대상 부분(TP)을 가열하는 유체의 구체예로서는, 온수를 들 수 있다.
예컨대 유체 공급부(70)는, 상노즐(71)과, 하노즐(72)과, 유체 공급원(73)과, 밸브(74, 75)를 갖는다. 상노즐(71)은, 웨이퍼(W)의 상방에 배치되며, 웨이퍼(W)의 상면을 향하여 온도 변동용의 유체를 토출한다. 하노즐(72)은, 웨이퍼(W)의 하방에 배치되며, 웨이퍼(W)의 하면을 향하여 온도 변동용의 유체를 토출한다. 유체 공급원(73)은, 상노즐(71) 및 하노즐(72)에 온도 변동용의 유체를 공급한다. 예컨대 유체 공급원(73)은, 온도 변동용의 유체를 수용한 탱크(도시하지 않음)와, 그 탱크로부터 상노즐(71) 및 하노즐(72)에 온도 변동용의 유체를 압송하는 펌프(도시하지 않음)를 포함한다. 밸브(74, 75)는, 예컨대 에어 오퍼레이션 밸브이며, 유체 공급원(73)으로부터 상노즐(71) 및 하노즐(72)에의 유체의 유로를 각각 개폐한다.
박리 대상 부분(TP)을 가열하는 유체는, 혼합에 의해 발열 또는 흡열하는 2종의 유체여도 좋다. 이 경우, 온도 변동 증폭부(50)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 2종의 유체를 각각 공급하는 2계통의 유체 공급부(70)를 가져도 좋다. 1종째의 유체의 구체예로서는, 과산화수소수, 불산, 염산 등을 들 수 있다. 1종째의 유체가 과산화수소수 또는 불산인 경우, 2종째의 유체의 구체예로서는 황산을 들 수 있다. 1종째의 유체가 염산인 경우, 2종째의 유체의 구체예로서는 질산 수용액을 들 수 있다.
린스액 공급부(60)는, 제2 피막(F2)를 제거하기 위한 린스액을 박리 대상 부분(TP)에 공급한다. 린스액의 구체예로서는, 순수 등을 들 수 있다. 예컨대 린스액 공급부(60)는, 상노즐(61)과, 하노즐(62)과, 린스액 공급원(63)과, 밸브(64, 65)를 갖는다. 상노즐(61)은, 웨이퍼(W)의 상방에 배치되며, 웨이퍼(W)의 상면을 향하여 린스액을 토출한다. 하노즐(62)은, 웨이퍼(W)의 하방에 배치되며, 웨이퍼(W)의 하면을 향하여 린스액을 토출한다. 린스액 공급원(63)은, 상노즐(61) 및 하노즐(62)에 린스액을 공급한다. 예컨대 린스액 공급원(63)은, 린스액을 수용한 탱크(도시하지 않음)와, 그 탱크로부터 상노즐(61) 및 하노즐(62)에 린스액을 압송하는 펌프(도시하지 않음)를 포함한다. 밸브(64, 65)는, 예컨대 에어 오퍼레이션 밸브이며, 린스액 공급원(63)으로부터 상노즐(61) 및 하노즐(62)에의 린스액의 유로를 각각 개폐한다. 또한, 린스액 공급부(60)는, 실온 이상으로 가열된 상태로 린스액을 공급하도록 구성되어도 좋다.
또한, 박리 대상 부분(TP)은, 반드시 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 한정되지 않는다. 예컨대 웨이퍼(W)의 상면의 전역이 박리 대상 부분(TP)이어도 좋다. 이 경우, 약액 공급부(40), 유체 공급부(70) 및 린스액 공급부(60)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 상면의 전역에 약액, 온도 변동용의 유체 및 린스액을 공급하도록 구성된다. 도 4에서는, 상노즐(41, 61, 71)이 웨이퍼(W)의 중심부를 향하여 배치되어 있어, 약액, 온도 변동용의 유체 및 린스액의 각각이 웨이퍼(W)의 상면의 중심에 공급된다. 웨이퍼(W)의 상면의 중심에 도달한 약액, 온도 변동용의 유체 및 린스액은, 웨이퍼(W)의 회전에 의해 웨이퍼(W)의 상면의 전역에 퍼진다.
제어 장치(4)는, 다음의 3가지의 제어를 실행하도록 구성되어 있다. 제1 제어는, 박리 대상 부분(TP)에, 제1 피막(F1)과 제2 피막(F2) 사이의 박리성을 높이는 약액을 공급하도록 약액 공급부(40)를 제어하는 것이다. 제2 제어는, 약액이 공급된 후의 박리 대상 부분(TP)의 온도 변동을 증폭시키도록 온도 변동 증폭부(50)를 제어하는 것이다. 제3 제어는, 증폭된 온도 변동 후에, 린스액을 박리 대상 부분(TP)에 공급하도록 린스액 공급부(60)를 제어하는 것이다.
예컨대 제어 장치(4)는, 기능상의 구성(이하, 「기능 모듈」이라고 함)으로서, 약액 공급 제어부(111)와, 온도 변동 제어부(112)와, 린스 제어부(113)와, 회전 제어부(114)를 갖는다. 약액 공급 제어부(111)는, 박리 대상 부분(TP)에 상기 약액을 공급하도록 약액 공급부(40)를 제어한다. 온도 변동 제어부(112)는, 약액이 공급된 후의 박리 대상 부분(TP)에 온도 변동을 증폭시키기 위한 유체를 공급하도록 온도 변동 증폭부(50)를 제어한다. 온도 변동 제어부(112)는, 히터(30)가 웨이퍼(W)를 가열하고 있는 상태로 냉각용의 유체를 박리 대상 부분(TP)에 공급하도록 온도 변동 증폭부(50)를 제어하여도 좋다. 린스 제어부(113)는, 증폭된 박리 대상 부분(TP)의 온도 변동의 후에, 린스액을 박리 대상 부분(TP)에 공급하도록 린스액 공급부(60)를 제어한다. 회전 제어부(114)는, 웨이퍼(W)를 미리 설정된 회전 속도로 회전시키도록 회전 유지부(20)를 제어한다.
〔기판 처리 방법〕
계속해서, 기판 처리 방법의 일례로서, 기판 처리 장치(10)가 실행하는 기판 처리 순서를 설명한다. 이 기판 처리 순서는, 상기 약액을 박리 대상 부분(TP)에 공급하는 것과, 약액이 공급된 후의 박리 대상 부분(TP)의 온도 변동을 증폭시키는 것과, 증폭된 온도 변동의 후에, 상기 린스액을 박리 대상 부분(TP)에 공급하는 것을 포함한다. 박리 대상 부분(TP)의 온도 변동을 증폭시키는 것은, 상기 온도 변동용의 유체를 박리 대상 부분(TP)에 공급하는 것을 포함하여도 좋다. 온도 변동용의 유체를 박리 대상 부분(TP)에 공급하는 것은, 웨이퍼(W)를 히터(30)로 가열한 상태로 냉각용의 유체를 박리 대상 부분(TP)에 공급하는 것을 포함하여도 좋다.
이 기판 처리 순서에서는, 제어 장치(4)가, 도 5에 나타내는 단계 S01, S02, S03을 순서대로 실행한다. 단계 S01에서는, 약액 공급 제어부(111) 및 회전 제어부(114)가, 상기 박리 대상 부분(TP)에 약액을 공급하는 처리(이하, 「약액 공급 처리」라고 함)를 행하도록 처리 유닛(16)을 제어한다. 단계 S02에서는, 온도 변동 제어부(112) 및 회전 제어부(114)가, 박리 대상 부분(TP)의 온도 변동을 증폭시키는 처리(이하, 「온도 변동 증폭 처리」라고 함)를 행하도록 처리 유닛(16)을 제어한다. 단계 S03에서는, 린스 제어부(113) 및 회전 제어부(114)가, 박리 대상 부분(TP)에 린스액을 공급하는 처리(이하, 「린스 처리」라고 함)를 행하도록 처리 유닛(16)을 제어한다. 이하, 단계 S01의 약액 공급 처리, 단계 S02의 온도 변동 증폭 처리 및 단계 S03의 린스 처리의 구체적 내용을 예시한다.
(약액 공급 처리)
계속해서, 단계 S01에서의 약액 공급 처리의 구체적 순서를 예시한다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제어 장치는, 단계 S11, S12, S13을 실행한다. 단계 S11에서는, 회전 제어부(114)가 웨이퍼(W)의 회전을 개시하여, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 미리 설정된 약액 공급용의 회전 속도로 조절하도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 단계 S12에서는, 약액 공급 제어부(111)가 밸브(44, 45)를 개방하여, 상노즐(41) 및 하노즐(42)로부터의 약액의 토출을 개시하도록 약액 공급부(40)를 제어한다. 이후, 약액 공급 제어부(111)는, 정해진 유량으로 상노즐(41) 및 하노즐(42)로부터의 약액의 토출을 계속하도록 약액 공급부(40)를 제어한다. 정해진 유량은, 예컨대 상노즐(41) 및 하노즐(42)의 합계로 10∼20 ㎖/min이다. 단계 S13에서는, 약액 공급 제어부(111)가, 미리 설정된 약액 공급 시간이 경과할 때까지 상노즐(41) 및 하노즐(42)로부터의 약액의 토출을 계속하도록 약액 공급부(40)를 제어한다. 약액 공급 시간은, 예컨대 100∼300초이고, 150∼200초여도 좋다(예컨대 180초). 이때, 도 9에 나타내는 바와 같이, 박리 대상 부분(TP)에 공급된 약액(L1)은, 제2 피막(F2)에 침투하여 제1 피막(F1)과의 경계(B)에 도달하여[도 9의 (a)], 제1 피막(F1)의 표층을 변질시킨다[도 9의 (b)]. 이에 의해, 제1 피막(F1)과 제2 피막(F2) 사이의 박리성이 높여진다.
계속해서, 제어 장치(4)는, 단계 S14, S15, S16을 실행한다. 단계 S14에서는, 약액 공급 제어부(111)가, 밸브(44, 45)를 폐쇄하여, 상노즐(41) 및 하노즐(42)로부터의 약액의 토출을 정지하도록 약액 공급부(40)를 제어한다. 단계 S15에서는, 회전 제어부(114)가, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 미리 설정된 스핀 건조용의 회전 속도로 조절하도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 단계 S16에서는, 회전 제어부(114)가, 미리 설정된 건조 시간이 경과할 때까지 스핀 건조용의 회전 속도 로의 웨이퍼(W)의 회전을 계속하도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 건조 시간은, 예컨대 5∼20초이고, 5∼15초여도 좋다(예컨대 10초). 이상으로 약액 공급 처리가 완료한다.
(온도 변동 증폭 처리)
계속해서, 단계 S02에서의 온도 변동 증폭 처리의 구체적 순서를 예시한다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(4)는, 단계 S21, S22를 실행한다. 단계 S21에서는, 회전 제어부(114)가, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 미리 설정된 유체 공급용(온도 변동용의 유체의 공급용)의 회전 속도로 조절하도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 단계 S22에서는, 온도 변동 제어부(112)가 밸브(74, 75)를 개방하여, 상노즐(71) 및 하노즐(72)로부터의 온도 변동용의 유체의 토출을 개시하도록 유체 공급부(70)를 제어한다. 이후, 온도 변동 제어부(112)는, 정해진 유량으로 상노즐(71) 및 하노즐(72)로부터의 온도 변동용의 유체의 토출을 계속하도록 유체 공급부(70)를 제어한다. 정해진 유량은, 상노즐(71) 및 하노즐(72)로부터의 약액의 상기 유량보다 커도 좋고, 예컨대 상노즐(71) 및 하노즐(72)의 합계로 100∼1000 ㎖/min이고, 300∼700 ㎖/min이어도 좋다(예컨대 500 ㎖/min). 온도 변동 제어부(112)는, 웨이퍼(W)가 히터(30)에 의해 가열되는 상태로, 냉각용의 유체(예컨대 액체 질소)를 박리 대상 부분(TP)에 공급하도록 유체 공급부(70)를 제어하여도 좋다. 약액의 온도, 히터(30)의 온도 및 냉각용의 유체의 온도는, 박리 대상 부분(TP)의 온도 변동을 150∼300℃까지 증폭시키도록 설정되어 있어도 좋다. 이러한 온도 설정의 구체예로서, 약액의 온도를 10∼40℃(예컨대 실온)로 하고, 히터(30)의 설정 온도를 100∼200℃로 하고, 냉각용의 유체의 온도를 -270∼-100℃(예컨대 -200℃)로 하는 것을 들 수 있다.
계속해서, 제어 장치(4)는, 단계 S23을 실행한다. 단계 S23에서는, 온도 변동 제어부(112)가, 미리 설정된 온도 변동 시간이 경과할 때까지, 상노즐(71) 및 하노즐(72)로부터의 온도 변동용의 유체의 토출을 계속하도록 유체 공급부(70)를 제어한다. 온도 변동 시간은, 상기 약액 공급 시간보다 짧아도 좋다. 예컨대 온도 변동 시간은 10∼110초이고, 30∼90초여도 좋다(예컨대 60초). 이때, 도 10에 나타내는 바와 같이, 박리 대상 부분(TP)에 온도 변동용의 유체(L2)가 공급되면, 제1 피막(F1) 및 제2 피막(F2)의 각각에서, 온도 변동에 따른 팽창 또는 수축이 생긴다. 제1 피막(F1) 및 제2 피막(F2)에서 팽창률(또는 수축률)이 상이함으로써, 제1 피막(F1) 및 제2 피막(F2)의 경계(B)에 집중하여 스트레스가 가해진다[도 10의 (a)]. 이에 의해, 제1 피막(F1)과 제2 피막(F2) 사이의 박리가 진행된다[도 10의 (b)].
계속해서, 제어 장치(4)는, 단계 S24, S25, S26을 실행한다. 단계 S24에서는, 온도 변동 제어부(112)가, 밸브(74, 75)를 폐쇄하여, 상노즐(71) 및 하노즐(72)로부터의 온도 변동용의 유체의 토출을 정지하도록 유체 공급부(70)를 제어한다. 단계 S25에서는, 회전 제어부(114)가, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 미리 설정된 스핀 건조용의 회전 속도로 조절하도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 단계 S26에서는, 회전 제어부(114)가, 미리 설정된 건조 시간이 경과할 때까지 스핀 건조용의 회전 속도로의 웨이퍼(W)의 회전을 계속하도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 건조 시간은, 예컨대 5∼20초이고, 5∼15초여도 좋다(예컨대 10초). 이상으로 온도 변동 증폭 처리가 완료한다.
또한, 온도 변동 제어부(112) 및 회전 제어부(114)는, 단계 S21∼S26을 미리 설정된 횟수로 반복하여도 좋다. 예컨대 웨이퍼(W)가 히터(30)에 의해 가열되고 있는 상태로 냉각용의 유체가 공급되는 경우, 단계 S21∼S26의 반복에 의해, 박리 대상 부분(TP)의 냉각(냉각용의 유체에 의한 냉각) 및 가열[웨이퍼(W)를 통한 히터(30)에 의한 가열]이 반복된다. 냉각과 가열의 반복에 의해, 제1 피막(F1)과 제2 피막(F2)의 박리를 더욱 진행시킬 수 있다.
(린스 처리)
계속해서, 단계 S03에서의 린스 처리의 구체적 순서를 예시한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(4)는, 단계 S31, S32, S33을 실행한다. 단계 S31에서는, 회전 제어부(114)가, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 미리 설정된 린스액 공급용의 회전 속도로 조절하도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 단계 S32에서는, 린스 제어부(113)가 밸브(64, 65)를 개방하여, 상노즐(61) 및 하노즐(62)로부터의 린스액의 토출을 개시하도록 린스액 공급부(60)를 제어한다. 이후, 린스 제어부(113)는, 정해진 유량으로 상노즐(61) 및 하노즐(62)로부터의 린스액의 토출을 계속하도록 린스액 공급부(60)를 제어한다. 정해진 유량은, 예컨대 상노즐(61) 및 하노즐(62)의 합계로 10∼20 ㎖/min이다. 린스 제어부(113)는, 웨이퍼(W)가 히터(30)에 의해 가열되고 있는 상태로, 린스액을 박리 대상 부분(TP)에 공급하도록 린스액 공급부(60)를 제어하여도 좋다. 이 경우, 박리 대상 부분(TP)에 도달한 린스액이 고온화함으로써, 제2 피막(F2)의 제거 작용이 높여진다. 단계 S33에서는, 린스 제어부(113)가, 미리 설정된 린스액 공급 시간이 경과할 때까지 상노즐(61) 및 하노즐(62)로부터의 린스액의 토출을 계속하도록 린스액 공급부(60)를 제어한다. 린스액 공급 시간은, 예컨대 10∼110초이고, 30∼90초여도 좋다(예컨대 60초). 전술한 바와 같이, 박리 대상 부분(TP)에서는, 제2 피막(F2) 및 제1 피막(F1)의 박리가 진행되고 있다. 이 때문에, 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이, 박리 대상 부분(TP)에서는 린스액(L3)에 의해 제2 피막(F2)이 제거된다. 도 11의 (b)에, 박리 대상 부분(TP)에서 제2 피막(F2)이 제거된 후의 웨이퍼(W)를 나타낸다.
계속해서, 제어 장치(4)는, 단계 S34, S35, S36, S37을 실행한다. 단계 S34에서는, 린스 제어부(113)가 밸브(64, 65)를 폐쇄하여, 상노즐(61) 및 하노즐(62)로부터의 린스액의 토출을 정지하도록 린스액 공급부(60)를 제어한다. 단계 S35에서는, 회전 제어부(114)가, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 미리 설정된 스핀 건조용의 회전 속도로 조절하도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 단계 S36에서는, 회전 제어부(114)가, 미리 설정된 건조 시간이 경과할 때까지 스핀 건조용의 회전 속도로의 웨이퍼(W)의 회전을 계속하도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 건조 시간은, 예컨대 5∼20초이고, 5∼15초여도 좋다(예컨대 10초). 단계 S37에서는, 회전 제어부(114)가, 웨이퍼(W)의 회전을 정지시키도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 이상으로 린스 처리가 완료한다.
〔본 실시형태의 효과〕
이상에 설명한 바와 같이, 예시적 실시형태에 따른 기판 처리 방법은, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 제1 피막(F1)과, 제1 피막(F1)과는 상이한 조성으로 제1 피막(F1) 위에 더 형성되며, 카본을 함유하는 제2 피막(F2)을 포함하는 피막(F) 중, 적어도 일부의 박리 대상 부분에, 제1 피막(F1)과 제2 피막(F2) 사이의 박리성을 높이는 약액을 공급하는 것과, 약액이 공급된 후의 박리 대상 부분(TP)의 온도 변동을 증폭시키는 것과, 증폭된 온도 변동의 후에, 제2 피막(F2)을 제거하는 린스액을 박리 대상 부분(TP)에 공급하는 것을 포함한다.
카본을 함유하는 피막(F)은, 약액에 의해 용해시키기 어려운 경향이 있다. 이에 대하여, 본 기판 처리 방법에 따르면, 박리 대상 부분(TP)에서의 제1 피막(F1)과 제2 피막(F2) 사이의 박리성이 높여진 상태로, 박리 대상 부분(TP)의 온도 변동을 증폭시키는 것이 행해진다. 제1 피막(F1)의 조성 및 제2 피막(F2)의 조성이 상이하기 때문에, 온도 변동의 증폭에 의한 제1 피막(F1)의 거동 및 온도 변동의 증폭에 의한 제2 피막(F2)의 거동도 상이하다. 이 거동의 상이에 의해, 제1 피막(F1) 및 제2 피막(F2)의 경계부에 집중하여 스트레스가 가해진다. 제1 피막(F1)과 제2 피막(F2) 사이의 박리성이 높여진 상태로, 제1 피막(F1) 및 제2 피막(F2)의 경계부에 집중하여 스트레스가 가해지기 때문에, 제1 피막(F1) 및 제2 피막(F2) 사이의 박리가 촉진된다. 이 때문에, 제2 피막(F2)이 용해되지 않은 상태여도, 린스액에 의해 제2 피막(F2)을 제거할 수 있다. 따라서, 카본을 함유하는 피막(F)의 액처리에 의한 제거의 실현에 유효하다.
약액은, 제2 피막(F2)에 대하여 침투성을 가지고, 제1 피막(F1)의 표층을 변질시키는 약액이어도 좋다. 이 경우, 제1 피막(F1)과 제2 피막(F2) 사이의 박리성을 보다 확실하게 높일 수 있다.
박리 대상 부분(TP)의 온도 변동을 증폭시키는 것은, 온도 변동을 증폭시키기 위한 유체를 박리 대상 부분(TP)에 공급하는 것을 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 간소한 구성으로 온도 변동을 증폭시킬 수 있다.
온도 변동을 증폭시키기 위한 유체를 박리 대상 부분(TP)에 공급하는 것은, 웨이퍼(W)를 히터로 가열한 상태로 냉각용의 유체를 박리 대상 부분(TP)에 공급하는 것을 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 온도 변동을 더욱 증폭시킬 수 있다.
유체는 액체 질소여도 좋다. 이 경우, 급속한 냉각에 의해 온도를 신속하게 변동시켜, 제1 피막(F1) 및 제2 피막(F2) 사이의 박리를 보다 확실하게 촉진시킬 수 있다.
박리 대상 부분의 온도 변동을 150∼300℃까지 증폭시켜도 좋다. 이 경우, 제1 피막(F1) 및 제2 피막(F2) 사이의 박리를 보다 확실하게 촉진시킬 수 있다.
박리 대상 부분(TP)은, 피막(F)의 둘레 가장자리부여도 좋다. 약액을 이용한 액처리에 의한 피막(F)의 제거로서는, 약액의 공급 범위의 조절에 의해 박리 대상 부분(TP)의 범위를 용이하게 조절할 수 있다. 이 때문에, 박리 대상 부분(TP)을 피막(F)의 둘레 가장자리부에 한정하는 경우, 액처리에 의한 피막(F)의 제거의 실현이 보다 유익하다.
이상, 실시형태에 대해서 설명하였지만, 본 개시는 반드시 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다. 예컨대, 처리 대상의 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, 예컨대 유리 기판, 마스크 기판, FPD(Flat Panel Display) 등이어도 좋다.
[실시예]
계속해서, 전술한 기판 처리 순서를 모의한 실험예를 나타내지만, 본 개시는 여기에 나타내는 예에 한정되는 것이 아니다. 먼저, 이하와 같이, 하지재에 제1 피막(F1) 및 제2 피막(F2)을 형성한 테스트 피스를 준비하였다.
기초재: 실리콘 기판
제1 피막(F1): 두께 5 ㎚의 2산화실리콘막
제2 피막(F2): 두께 1.3 ㎛의 어모퍼스 카본막
다음에, 상기 테스트 피스를 불산에 180초 침지하고, 그 후 건조시켰다. 다음에, 상기 테스트 피스를 액체 질소에 60초 침지하고, 그 후 건조시켰다. 다음에, 상기 테스트 피스를 60℃의 온수에 60초 침지하고, 그 후 건조시켰다.
이상의 처리를 행한 후의 테스트 피스를 관찰한 결과, 제2 피막(F2)이 제거되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 상기 테스트피스에 제1 피막(F1)은 잔류하고 있었다. 이상으로부터, 전술한 기판 처리 순서에 따르면, 카본을 함유하는 제2 피막(F2)을 액처리에 의해 제거할 수 있는 것이 확인되었다.

Claims (10)

  1. 기판의 표면에 형성된 제1 피막과, 상기 제1 피막과는 상이한 조성으로 상기 제1 피막의 위에 더 형성되고, 카본을 함유하는 제2 피막을 포함하는 피막 중, 적어도 일부의 박리 대상 부분에, 상기 제1 피막과 상기 제2 피막 사이의 박리성을 높이는 약액을 공급하는 것과,
    상기 약액이 공급된 후의 상기 박리 대상 부분의 온도 변동을 증폭시키는 것과,
    증폭된 상기 온도 변동의 후에, 상기 제2 피막을 제거하는 린스액을 상기 박리 대상 부분에 공급하는 것을 포함하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 약액은, 상기 제2 피막에 대하여 침투성을 가지고, 상기 제1 피막의 표층을 변질시키는 약액인 것인, 기판 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 박리 대상 부분의 온도 변동을 증폭시키는 것은, 상기 온도 변동을 증폭시키기 위한 유체를 상기 박리 대상 부분에 공급하는 것을 포함하는 것인, 기판 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 온도 변동을 증폭시키기 위한 상기 유체를 상기 박리 대상 부분에 공급하는 것은, 상기 기판을 히터로 가열한 상태로 냉각용의 유체를 상기 박리 대상 부분에 공급하는 것을 포함하는 것인, 기판 처리 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 유체는 액체 질소인 것인, 기판 처리 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박리 대상 부분의 온도 변동을 150∼300℃까지 증폭시키는, 기판 처리 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박리 대상 부분은, 상기 피막의 둘레 가장자리부인 것인, 기판 처리 방법.
  8. 기판을 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판의 표면에 형성된 제1 피막과, 상기 제1 피막 위에 더 형성된 제2 피막을 포함하는 피막 중, 적어도 일부의 박리 대상 부분에, 상기 제1 피막과 상기 제2 피막 사이의 박리성을 높이는 약액을 공급하는 약액 공급부와,
    상기 약액이 공급된 후의 상기 박리 대상 부분의 온도 변동을 증폭시키는 온도 변동 증폭부와,
    상기 제2 피막을 제거하는 린스액을 상기 박리 대상 부분에 공급하는 린스액 공급부를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 온도 변동 증폭부는, 온도 변동을 증폭시키기 위한 유체를 상기 박리 대상 부분에 공급하는 유체 공급부를 갖는 것인, 기판 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 방법을 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기억한, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
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