KR20200143484A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 방법은, 처리액에 용해되어 있는 산소를 감소시켜 저산소 처리액을 생성하는 공정(단계 S12)과, 제1 금속부와 제1 금속부에 접촉하는 제2 금속부가 주면(즉, 상면) 상에 형성된 기판에, 저산소 처리액을 공급하여 상면의 처리를 행하는 공정(단계 S14)을 구비한다. 단계 S14에 있어서, 제1 금속부와 제2 금속부의 계면에 저산소 처리액을 접촉시킴으로써, 제1 금속부보다 귀인 제2 금속부에 있어서의 산소 환원 반응을 억제하여, 제1 금속부의 용해를 억제한다. 당해 기판 처리 방법에 의하면, 기판 상의 금속부(즉, 제1 금속부)의 용해를 적절히 억제할 수 있다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
본 발명은, 기판을 처리하는 기술에 관한 것이다.
종래, 반도체 기판(이하, 간단히 「기판」이라고 한다.)의 제조 공정에서는, 기판 처리 장치를 이용하여 기판에 대해 다양한 처리가 실시된다. 예를 들면, 일본 특허공개 2015-173285호 공보(문헌 1)의 기판 처리 장치에서는, 표면에 금속 패턴이 노출되어 있는 기판에 대해, 산소 농도가 저감된 희불산 등의 약액을 공급하여 약액 처리가 행해진다. 당해 약액 처리에서는, 산소 농도가 저감되어 있는 약액이 사용되기 때문에, 금속 패턴의 산화가 억제된다.
한편, 기판 표면에 이종 금속의 계면이 노출되어 있는 경우, 이종 금속 간의 전위차에 의해, 비(卑)인 금속이 용해하는 현상(이른바, 갈바닉 부식)이 발생할 우려가 있다. 그래서, 일본 특허공개 2004-172576호 공보(문헌 2)에서는, 표면에 구리(Cu) 배선 패턴과 메탈층의 계면이 노출되어 있는 기판의 에칭을 행할 때에, 에칭액에 벤조트리아졸(BTA) 등을 첨가함으로써, 구리 배선 패턴의 표면에 보호막을 형성하여 용해를 억제하는 기술이 제안되고 있다.
또, 일본 특허공개 2004-128109호 공보(문헌 3)에서는, 기판 상에서 구리 배선 패턴과 접촉하는 메탈층에 있어서, 메탈층을 구성하는 텅스텐(W)과 질소(N)의 비율을 조정함으로써, 구리 배선 패턴의 용해를 억제하는 기술이 제안되고 있다. 일본 특허공개 2008-91875호 공보(문헌 4)에서는, 기판 상의 알루미늄(Al) 배선 패턴의 용해를 억제하기 위해, 알루미늄 배선 패턴과 배리어 금속층의 사이에, 용해 방지막을 끼우는 기술이 제안되고 있다.
그런데, 문헌 2의 기술에서는, 구리 배선 패턴의 표면의 보호막이, 기판의 세정 처리 후에도 잔류함으로써, 배선 저항이 증대할 우려가 있다. 또, 문헌 3의 기술에 있어서도, 메탈층 중의 질소의 비율이 커짐으로써, 배선 저항이 증대할 우려가 있다. 문헌 4에서는, 용해 방지막을 삽입한 분만큼 알루미늄 배선 패턴의 단면적이 감소하기 때문에, 배선 저항이 증대할 우려가 있다.
본 발명은, 기판 처리 방법을 위한 것이며, 기판 상의 금속부의 용해를 적절히 억제하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 바람직한 일 양태에 따른 기판 처리 방법은, a) 처리액에 용해되어 있는 산소를 감소시켜 저산소 처리액을 생성하는 공정과, b) 제1 금속부와 상기 제1 금속부에 접촉하는 제2 금속부가 주면 상에 형성된 기판에, 상기 저산소 처리액을 공급하여 상기 주면의 처리를 행하는 공정을 구비한다. 상기 b) 공정에 있어서, 상기 제1 금속부와 상기 제2 금속부의 계면에 상기 저산소 처리액을 접촉시킴으로써, 상기 제1 금속부보다 귀(貴)인 상기 제2 금속부에 있어서의 산소 환원 반응을 억제하여, 상기 제1 금속부의 용해를 억제한다. 본 발명에 의하면, 기판 상의 금속부의 용해를 적절히 억제할 수 있다.
바람직하게는, 상기 a) 공정에 있어서, 상기 처리액 중에 산소 이외의 가스의 기포를 공급함으로써, 상기 처리액 중의 산소를 감소시킨다.
바람직하게는, 상기 a) 공정에 있어서, 산소 투과 재료에 의해 형성된 관로에 상기 처리액을 흐르게 하면서 상기 관로의 외측의 공간을 저산소 분위기로 함으로써, 상기 처리액 중의 산소를 감소시킨다.
바람직하게는, 상기 저산소 처리액의 용존 산소 농도는 500ppb 이하이다.
바람직하게는, 상기 기판 처리 방법은, c) 상기 a) 공정보다 전에, 상기 저산소 처리액의 용존 산소 농도의 목표치를 설정하는 공정을 더 구비한다. 상기 a) 공정에 있어서의 상기 저산소 처리액의 생성에서는, 상기 저산소 처리액의 용존 산소 농도가 상기 목표치 이하가 되도록 제어된다.
바람직하게는, 상기 c) 공정에 있어서, 용존 산소 농도의 상기 목표치는, 상기 제1 금속부와 상기 제2 금속부의 조합에 의거하여 설정된다.
바람직하게는, 상기 b) 공정에 있어서, 상기 기판에 공급되는 시점의 상기 저산소 처리액의 용존 산소 농도는, 상기 목표치 이하이다.
바람직하게는, 상기 기판 처리 방법은, d) 상기 b) 공정과 병행하여, 상기 기판의 상기 주면의 상측의 공간에 불활성 가스를 공급하여 분위기 중의 산소 농도를 저감하는 공정을 더 구비한다.
바람직하게는, 상기 d) 공정에 있어서, 상기 기판의 외연부 근방의 공간을 향하여 상기 불활성 가스가 분사된다.
바람직하게는, 상기 b) 공정에 있어서 상기 기판에 공급되는 상기 저산소 처리액은, 상기 기판의 상기 주면의 세정 처리에 사용되는 세정 약액이다. 상기 기판 처리 방법은, e) 상기 b) 공정보다 후에, 상기 기판의 상기 주면에 린스액을 공급하여 상기 주면에 린스 처리를 행하는 공정을 더 구비한다. 상기 b) 공정에 있어서, 제1 회전 속도로 회전 중인 상기 기판의 상기 주면에 상기 저산소 처리액이 공급된다. 상기 e) 공정에 있어서, 상기 제1 회전 속도보다 고속인 제2 회전 속도로 회전 중인 상기 기판의 상기 주면에 상기 린스액이 공급된다.
바람직하게는, 상기 제1 금속부가, 상기 기판의 상기 주면에 설치되는 배선부에 포함된다.
바람직하게는, 상기 b) 공정에 있어서의 상기 처리가, 상기 b) 공정보다 전에 행해진 전 처리의 처리 잔사를 상기 기판의 상기 주면으로부터 제거하는 세정 처리이다.
본 발명은, 기판 처리 장치를 위한 것이기도 하다. 본 발명의 바람직한 일 양태에 따른 기판 처리 장치는, 처리액에 용해되어 있는 산소를 감소시켜 저산소 처리액을 생성하는 산소 저감부와, 제1 금속부와 상기 제1 금속부에 접촉하는 제2 금속부가 주면 상에 형성된 기판에, 상기 저산소 처리액을 공급하는 액공급부를 구비한다. 상기 제1 금속부와 상기 제2 금속부의 계면에, 상기 저산소 처리액을 접촉시킴으로써, 상기 제1 금속부보다 귀인 상기 제2 금속부에 있어서의 산소 환원 반응을 억제하여, 상기 제1 금속부의 용해를 억제한다. 본 발명에 의하면, 기판 상의 금속부의 용해를 적절히 억제할 수 있다.
상술한 목적 및 다른 목적, 특징, 양태 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하여 이하에 행하는 이 발명의 상세한 설명에 의해 밝혀진다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 기액 공급부를 나타내는 블럭도이다.
도 4는 산소 저감부의 일례를 나타내는 도이다.
도 5는 산소 저감부의 일례를 나타내는 도이다.
도 6은 제어부의 구성을 나타내는 도이다.
도 7은 기판의 처리의 흐름의 일례를 나타내는 도이다.
도 8은 기판의 상면 근방을 나타내는 종단면도이다.
도 9는 탈산소 처리가 행해지지 않은 처리액이 이종 금속의 계면에 접촉한 상태를 나타내는 모식도이다.
도 10은 이종 금속 구조물을 나타내는 측면도이다.
도 11은 실험 결과를 나타내는 도이다.
도 12는 실험 결과를 나타내는 도이다.
도 13은 실험 결과를 나타내는 도이다.
도 14는 실험 결과를 나타내는 도이다.
도 15는 실험 결과를 나타내는 도이다.
도 16은 실험 결과를 나타내는 도이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)를 나타내는 단면도이다. 기판 처리 장치(1)는, 대략 원판형상의 반도체 기판(9)(이하, 간단히 「기판(9)」이라고 한다.)에 처리액을 공급하고 기판(9)을 1장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 본 실시 형태에서는, 기판 처리 장치(1)에 있어서, 전 처리에 의해 발생하는 잔사(예를 들면, 드라이 에칭 처리 후 또는 애싱 처리 후의 폴리머 잔사이며, 이하, 「전 처리 잔사」라고도 부른다.)가 부착되어 있는 기판(9)에 세정 약액이 부여되어, 전 처리 잔사를 기판(9) 상으로부터 제거하는 세정 처리가 행해진다. 도 1에서는, 기판 처리 장치(1)의 일부의 구성의 단면에는, 평행 사선을 부여하는 것을 생략하고 있다(다른 단면도에 있어서도 동일).
기판 처리 장치(1)는, 챔버(11)와, 기판 유지부(31)와, 기판 회전 기구(33)와, 컵부(4)와, 탑 플레이트(5)와, 탑 플레이트 이동 기구(6)와, 센터 노즐(73)과, 제어부(8)를 구비한다. 제어부(8)는, 기판 처리 장치(1)의 각 구성을 제어한다.
챔버(11)의 내부 공간(10)에는, 예를 들면, 기판 유지부(31), 기판 회전 기구(33), 컵부(4), 탑 플레이트(5) 및 탑 플레이트 이동 기구(6) 등이 수용된다. 챔버(11)의 측벽부에는, 챔버(11)의 내부 공간(10)에 기판(9)을 반입하고, 내부 공간(10)으로부터 기판(9)을 반출하는 반출 입구(12)가 설치된다. 반출 입구(12)가 폐색되어 있는 상태에서는, 챔버(11)의 내부 공간(10)은 밀폐 공간이 된다. 챔버(11)의 상부 덮개부에는, 챔버(11)의 내부 공간(10)을 향해서 가스를 송출하는 팬 유닛(13)이 설치된다. 팬 유닛(13)으로부터 하방으로 송출된 가스는, 챔버(11)의 하부로부터 챔버(11) 밖으로 배출된다. 이것에 의해, 챔버(11) 내에 있어서 하방으로 향하는 기류(이른바, 다운 플로우)가 형성된다.
기판 유지부(31)는, 기판(9)을 수평 상태로 유지하는 척이다. 기판(9)은, 기판 유지부(31)의 상방에 배치된다. 기판 유지부(31)는, 예를 들면, 상하 방향을 향하는 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원판형상의 부재이다. 기판 회전 기구(33)는, 중심축(J1)을 중심으로 하여 기판(9)을 기판 유지부(31)와 함께 회전시킨다. 기판 회전 기구(33)는, 기판 유지부(31)의 하방에 배치되고, 덮개가 있는 대략 원통형상의 보스부(34)의 내부에 수용된다. 바꾸어 말하면, 보스부(34)는, 기판 회전 기구(33)를 수용하는 기판 회전 기구 수용부이다. 기판 회전 기구(33)는, 예를 들면, 중심축(J1)을 중심으로 하여 상하 방향으로 연장되는 회전축을 가지는 전동 모터이다.
탑 플레이트(5)는, 기판 유지부(31) 및 기판(9)의 상측에 위치하는 대략 원판형상의 부재이다. 탑 플레이트(5)는, 기판(9)의 상측의 주면(91)(이하, 「상면(91)」이라고 부른다.)과 상하 방향으로 대향하는 대향 부재이다. 도 1에 나타내는 상태에서는, 탑 플레이트(5)는, 탑 플레이트 이동 기구(6)에 의해 매달려 지지되어 있다. 탑 플레이트(5)의 직경은, 기판(9)의 직경보다 크다. 탑 플레이트(5)의 외주연은, 중심축(J1)을 중심으로 하는 경방향(이하, 간단히 「경방향」이라고 부른다.)에 있어서, 기판(9)의 외주연보다 전체 둘레에 걸쳐 외측에 위치한다.
탑 플레이트(5)는, 플레이트 상부 덮개부(51)와, 플레이트 측벽부(52)와, 플레이트 통부(53)와, 플레이트 플랜지부(54)를 구비한다. 플레이트 상부 덮개부(51)는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원환판형상의 부위이다. 플레이트 상부 덮개부(51)의 중앙부에는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원형의 개구(50)가 형성된다. 플레이트 상부 덮개부(51)는, 기판(9)의 상방에 위치하고, 기판(9)의 상면(91)과 상하 방향으로 대향한다. 플레이트 상부 덮개부(51) 중 기판(9)의 주연부와 상하 방향으로 대향하는 부위에는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 둘레 방향(이하, 간단히 「둘레 방향」이라고 부른다.)으로 배열된 복수의 사이드 노즐(73a)이 설치된다.
플레이트 측벽부(52)는, 플레이트 상부 덮개부(51)의 외연부로부터 하방으로 연장되는 대략 원통형상의 부위이다. 플레이트 측벽부(52)는, 기판(9)의 외주연, 및, 기판 유지부(31)의 상면의 외주연보다 경방향 외측에 위치한다. 플레이트 통부(53)는, 플레이트 상부 덮개부(51)의 개구(50)의 주연부로부터 상방으로 연장되는 대략 원통형상의 부위이다. 플레이트 플랜지부(54)는, 플레이트 통부(53)의 상단부로부터 경방향 바깥쪽으로 연장되는 대략 원환판형상의 부위이다.
플레이트 상부 덮개부(51)의 외주부의 하면에는, 복수의 제1 결합부(55)가, 둘레 방향으로 배열된다. 복수의 제1 결합부(55)는, 플레이트 측벽부(52)의 경방향 내측에 위치한다. 각 제1 결합부(55)의 하부에는, 상방을 향해 패인 오목부가 형성된다. 기판 유지부(31)의 외주부의 상면에는, 복수의 제2 결합부(35)가 둘레 방향으로 배열된다. 복수의 제2 결합부(55)는, 기판(9)의 경방향 외측에 위치한다. 각 제2 결합부(35)는, 기판 유지부(31)로부터 상방을 향해 돌출되어 있으며, 제1 결합부(55)와 상하 방향으로 대향한다.
탑 플레이트 이동 기구(6)는, 지지 상부 덮개부(61)와, 지지 통부(62)와, 지지 플랜지부(63)와, 지지 아암(64)과, 승강 기구(65)를 구비한다. 지지 상부 덮개부(61)는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원환판형상의 부위이다. 지지 상부 덮개부(61)는, 플레이트 플랜지부(54)의 상방에 위치하고, 플레이트 플랜지부(54)와 상하 방향으로 대향한다. 지지 상부 덮개부(61)의 중앙부에는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원형의 개구가 형성된다. 당해 개구에는, 센터 노즐(73)이 고정되어 있다. 센터 노즐(73)은, 지지 상부 덮개부(61)로부터 하방으로 연장되는 대략 원기둥형상의 부재이다. 도 1에 나타내는 상태에서는, 센터 노즐(73)의 하부는, 탑 플레이트(5)의 플레이트 통부(53)에 삽입되어 있다.
지지 통부(62)는, 지지 상부 덮개부(61)의 외연부로부터 하방으로 연장되는 대략 원통형상의 부위이다. 지지 통부(62)는, 플레이트 플랜지부(54)의 외주연보다 경방향 외측에 위치한다. 지지 플랜지부(63)는, 지지 통부(62)의 하단부로부터 경방향 내측으로 연장되는 대략 원환판형상의 부위이다. 지지 플랜지부(63)는, 플레이트 플랜지부(54)보다 하측에 위치하고, 플레이트 플랜지부(54)와 상하 방향으로 대향한다. 지지 플랜지부(63)의 내주연은, 플레이트 플랜지부(54)의 외주연보다 경방향 내측, 또한, 플레이트 통부(53)보다 경방향 외측에 위치한다. 도 1에 나타내는 상태에서는, 지지 플랜지부(63)의 상면이, 플레이트 플랜지부(54)의 하면에 접촉함으로써, 탑 플레이트(5)가 탑 플레이트 이동 기구(6)에 의해 지지된다.
지지 아암(64)은, 지지 상부 덮개부(61)의 측면으로부터 대략 수평으로 연장되는 대략 막대형상의 부재이다. 지지 아암(64)의 경방향 외단(外端)부는, 승강 기구(65)에 접속된다. 승강 기구(65)는, 지지 아암(64)을 상하 방향으로 이동시키는 엘리베이터이다. 승강 기구(65)에 의해 지지 아암(64)이 상하 방향으로 이동됨으로써, 탑 플레이트(5)가, 지지 상부 덮개부(61), 지지 통부(62) 및 지지 플랜지부(63)와 함께 상하 방향으로 이동한다. 승강 기구(65)는, 예를 들면, 상하 방향을 향하는 리니어 모터이다.
컵부(4)는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 환형상의 부재이다. 컵부(4)는, 기판(9) 및 기판 유지부(31)의 주위를 전체 둘레에 걸쳐 둘러싸며 배치된다. 컵부(4)는, 제1 컵부(41)와, 제2 컵부(42)를 구비한다. 제1 컵부(41)는, 제2 컵부(42)의 경방향 외측이며 또한 상측에 배치된다. 제1 컵부(41)의 내주연은, 제2 컵부(42)의 내주연과 평면에서 볼 때에 대략 겹친다. 제1 컵부(41) 및 제2 컵부(42)는, 도시를 생략한 컵 이동 기구에 의해, 서로 독립적으로 상하 방향으로 이동 가능하다.
탑 플레이트 이동 기구(6)에 의해, 탑 플레이트(5)가 도 1에 나타내는 위치로부터 도 2에 나타내는 위치까지 하강되면, 탑 플레이트(5)의 제1 결합부(55)에 기판 유지부(31)의 제2 결합부(35)가 하방으로부터 삽입되고, 탑 플레이트(5)가 기판 유지부(31)에 의해 지지된다. 탑 플레이트(5)와 기판 유지부(31)는, 제1 결합부(55)와 제2 결합부(35)가 결합함으로써, 둘레 방향에 있어서 상대 이동 불가능한 상태로 결합된다.
도 2에 나타내는 상태에서는, 탑 플레이트(5)의 플레이트 상부 덮개부(51)는, 기판(9)의 상면(91)에 근접하며, 플레이트 상부 덮개부(51)와 기판(9) 사이의 대략 원기둥형상의 공간(90)(이하, 「처리 공간(90)」이라고 부른다.)의 체적은, 도 1에 나타내는 상태보다 작아진다. 또, 플레이트 측벽부(52)의 하단부는, 기판 유지부(31)의 상면의 외주연에 근접한다. 이것에 의해, 처리 공간(90)은, 챔버(11)의 내부 공간(10)에 있어서, 처리 공간(90)의 주위의 공간으로부터 어느 정도 격리된다. 또한, 플레이트 측벽부(52)와 기판 유지부(31)의 사이에는, 후술하는 처리액이 통과 가능한 간극이 존재하기 때문에, 처리 공간(90)은, 주위의 공간으로부터 완전하게 격리된 밀폐 공간은 아니다.
또, 도 2에 나타내는 상태에서는, 탑 플레이트(5)의 플레이트 플랜지부(54)는, 탑 플레이트 이동 기구(6)의 지지 플랜지부(63)로부터 상방으로 이격되어 있어, 탑 플레이트(5)와 탑 플레이트 이동 기구(6)는 접촉하고 있지 않다. 바꾸어 말하면, 탑 플레이트 이동 기구(6)에 의한 탑 플레이트(5)의 유지는 해제되어 있다. 도 2에 나타내는 상태에서는, 탑 플레이트(5)는, 탑 플레이트 이동 기구(6)로부터 독립하여, 기판 유지부(31) 및 기판 유지부(31)에 유지된 기판(9)과 함께, 기판 회전 기구(33)에 의해 회전 가능하다.
기판 처리 장치(1)에서는, 기판 회전 기구(33)에 의해 기판 유지부(31), 기판(9) 및 탑 플레이트(5)가 회전되어 있는 상태에서, 플레이트 통부(53)에 삽입되어 있는 센터 노즐(73)로부터, 액체(예를 들면, 후술하는 저산소 처리액이나 린스액)가 공급된다. 센터 노즐(73)로부터 기판(9)의 상면(91)의 중앙부에 공급된 액체는, 원심력에 의해 경방향 바깥쪽으로 이동하여, 기판(9)의 외주연으로부터 경방향 바깥쪽으로 비산한다. 기판(9)으로부터 비산한 액체는, 탑 플레이트(5)와 기판 유지부(31) 사이의 간극으로부터 주위로 비산하여, 컵부(4)에 의해 받아진다. 컵부(4)에 의해 받아진 액체는, 도시를 생략한 배출 포트를 통하여, 챔버(11)의 외부로 배출된다. 기판 처리 장치(1)에서는, 센터 노즐(73) 및 복수의 사이드 노즐(73a)로부터 처리 공간(90)으로 불활성 가스도 공급된다. 이것에 의해, 처리 공간(90)이 불활성 가스 분위기가 된다.
도 3은, 기판 처리 장치(1)가 구비하는 기액 공급부(7)를 나타내는 블럭도이다. 도 3에서는, 기액 공급부(7) 이외의 구성도 함께 나타낸다. 기액 공급부(7)는, 액공급부(71)와, 가스 공급부(72)와, 산소 저감부(77)를 구비한다. 액공급부(71)는, 기판(9)에 액체를 공급한다. 액공급부(71)는, 상술한 센터 노즐(73)과, 배관(741, 751)과, 밸브(742, 752)를 구비한다.
액공급부(71)의 배관(741)은, 센터 노즐(73)과 산소 저감부(77)를 접속한다. 밸브(742)는, 배관(741) 상에 설치된다. 산소 저감부(77)는, 처리액 공급원(701)에 접속된다. 산소 저감부(77)는, 처리액 공급원(701)으로부터 공급되는 처리액에 용해되어 있는 산소(O2)를 감소시킨 후에, 배관(741)으로 송출한다. 이하의 설명에서는, 산소 저감부(77)로부터 송출되는 처리액을, 「저산소 처리액」이라고 부른다. 바꾸어 말하면, 산소 저감부(77)는, 처리액에 용해되어 있는 산소를 감소시켜 저산소 처리액을 생성한다. 배관(741) 상에는, 배관(741)을 흐르는 저산소 처리액의 용존 산소 농도를 측정하는 용존 산소 농도 센서(731)가 설치된다. 용존 산소 농도 센서(731)는, 바람직하게는, 센터 노즐(73)의 근방에 설치된다. 용존 산소 농도 센서(731)에 의한 측정치는, 제어부(8)로 보내진다.
산소 저감부(77)는, 처리액으로부터 저산소 처리액을 생성할 수 있는 것이면, 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 산소 저감부(77)는, 도 4에 나타내는 버블링 장치(77a)여도 된다. 버블링 장치(77a)는, 저류조(771)와, 기포 공급부(772)와, 배관(774)과, 밸브(775)를 구비한다. 도 4에서는, 저류조(771)의 내부를 나타낸다.
저류조(771)는, 상술한 처리액 공급원(701)으로부터 공급되는 처리액(770)을 저류한다. 저류조(771)는, 예를 들면, 대략 직육면체의 용기이다. 저류조(771) 내의 공간은 밀폐 공간이다. 저류조(771)의 상부에는 배기 밸브(776)가 설치되고, 배기 밸브(776)에 의해 저류조(771) 내의 공간의 압력이 조절된다.
기포 공급부(772)는, 저류조(771) 내의 바닥부 근방에 배치되는 대략 관형상의 부재이다. 기포 공급부(772)는, 복수의 기포 공급구(773)를 가진다. 기포 공급부(772)는, 배관(774)을 통하여 첨가 가스 공급원(704)에 접속된다. 밸브(775)는, 배관(774) 상에 설치된다. 첨가 가스 공급원(704)으로부터 송출된 첨가 가스는, 배관(774) 및 밸브(775)를 통하여 기포 공급부(772)로 이끌려, 기포 공급부(772)의 복수의 기포 공급구(773)로부터, 저류조(771) 내의 처리액(770)에 기포로서 공급된다. 밸브(775)는, 배관(774)을 흐르는 첨가 가스의 유량을 조절한다.
첨가 가스는, 산소와는 상이한 종류의 가스이다. 첨가 가스로서는, 바람직하게는, 불활성 가스가 이용된다. 첨가 가스로서, 후술하는 불활성 가스 공급원(703)으로부터 공급되는 불활성 가스와 같은 종류의 가스가 이용되는 경우, 불활성 가스 공급원(703)이 첨가 가스 공급원(704)으로서 겸용되어도 된다.
버블링 장치(77a)에서는, 기포 공급부(772)로부터 처리액(770) 중에 첨가 가스의 기포가 공급됨으로써, 처리액(770)의 탈산소 처리가 행해져, 처리액(770)의 용존 산소 농도가 저하된다. 용존 산소 농도가 저하된 처리액(770)(즉, 저산소 처리액)은, 저류조(771)로부터 상술한 배관(741) 및 밸브(742)를 통하여, 센터 노즐(73)(도 3 참조)로 송출된다. 버블링 장치(77a)에서는, 밸브(775)에 의해 처리액(770)에 공급되는 첨가 가스의 기포의 양이 조절됨으로써, 버블링 장치(77a)로부터 센터 노즐(73)로 송출되는 저산소 처리액의 용존 산소 농도가 조절된다. 또, 배기 밸브(776)에 의해 저류조(771) 내의 압력이 조절됨으로써, 버블링 장치(77a)로부터 센터 노즐(73)로 송출되는 저산소 처리액의 용존 산소 농도가 조절된다.
산소 저감부(77)는, 예를 들면, 도 5에 나타내는 탈기 모듈(77b)이어도 된다. 탈기 모듈(77b)은, 밀폐 용기(777)와, 투과관(778)과, 배기 밸브(779)를 구비한다. 밀폐 용기(777)는, 내부에 밀폐 공간을 가지는 용기이다. 투과관(778)은, 밀폐 용기(777)의 내부 공간에 배치된다. 투과관(778)의 양단부는, 밀폐 용기(777)의 외부에 접속되어 있다. 투과관(778)은, 내부에 액체가 흐르는 유로를 가진다. 투과관(778)의 외벽은, 산소를 투과하고, 액체를 투과시키지 않는 재료에 의해 형성된다. 배기 밸브(779)는, 도시를 생략한 흡인 기구와 밀폐 용기(777)를 접속하는 배관 상에 설치된다.
탈기 모듈(77b)에서는, 당해 흡인 기구가 구동된 상태로 배기 밸브(779)가 개방됨으로써, 밀폐 용기(777)의 내부 공간이 감압된다. 이 상태에서, 상술한 처리액 공급원(701)으로부터 공급되는 처리액이 투과관(778)을 통과함으로써, 처리액 중의 산소가, 투과관(778)의 외벽을 투과하여 투과관(778)의 외부로 이끌린다. 바꾸어 말하면, 투과관(778)을 흐르는 처리액에 대해 탈산소 처리가 행해져, 처리액의 용존 산소 농도가 저하된다. 용존 산소 농도가 저하된 처리액(즉, 저산소 처리액)은, 투과관(778)으로부터 상술한 배관(741) 및 밸브(742)를 통하여, 센터 노즐(73)(도 3 참조)로 송출된다. 탈기 모듈(77b)에서는, 배기 밸브(779)에 의해 밀폐 용기 내의 압력이 조절됨으로써, 탈기 모듈(77b)로부터 센터 노즐(73)로 송출되는 저산소 처리액의 용존 산소 농도가 조절된다.
또, 탈기 모듈(77b)에서는, 밀폐 용기(777)의 내부 공간을 감압하는 대신에, 당해 내부 공간을 질소(N2) 가스나 아르곤(Ar) 가스 등의 불활성 가스로 채움으로써, 투과관(778)을 흐르는 처리액에 대해 탈산소 처리를 행할 수 있다. 즉, 탈기 모듈(77b)에서는, 밀폐 용기(777)의 내부 공간을 저산소 분위기(예를 들면, 산소 비율이 0.0005체적% 이하인 분위기)로 함으로써, 처리액의 탈산소 처리를 행할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 도 3에 나타내는 처리액 공급원(701)으로부터 산소 저감부(77)에 공급되는 처리액은, 세정 처리용의 약액(즉, 세정 약액)이다. 당해 약액은, 예를 들면, 희불산(DHF), 염산, 아세트산, 구연산, 글리콜산, SC2, 암모니아수 또는 SC1 등이다. 당해 처리액은, 세정 처리용의 약액 이외의 액체여도 된다. 산소 저감부(77)로부터 송출된 저산소 처리액(본 실시 형태에서는, 저산소 세정 약액)은, 배관(741) 및 밸브(742)를 통하여 센터 노즐(73)로 이끌려, 센터 노즐(73)로부터 기판(9)의 상면(91)의 중앙부로 공급된다. 밸브(742)는, 배관(741)을 흐르는 저산소 처리액의 유량을 조절한다.
액공급부(71)의 배관(751)은, 센터 노즐(73)과 린스액 공급원(702)을 접속한다. 밸브(752)는, 배관(751) 상에 설치된다. 린스액 공급원(702)으로부터 송출된 린스액은, 배관(751) 및 밸브(752)를 통하여 센터 노즐(73)로 이끌려, 센터 노즐(73)로부터 기판(9)의 상면(91)의 중앙부로 공급된다. 밸브(752)는, 배관(751)을 흐르는 린스액의 유량을 조절한다. 당해 린스액은, 예를 들면, 순수(DIW：De-Ionized Water) 등이다. 당해 린스액은, 순수 이외의 액체여도 된다.
가스 공급부(72)는, 처리 공간(90)에 불활성 가스를 공급한다. 가스 공급부(72)는, 상술한 센터 노즐(73)과, 복수의 사이드 노즐(73a)과, 배관(761)과, 밸브(762)를 구비한다. 바꾸어 말하면, 센터 노즐(73)은, 액공급부(71)와 가스 공급부(72)에 공유되어 있다. 가스 공급부(72)의 배관(761)은, 센터 노즐(73) 및 복수의 사이드 노즐(73a)과, 불활성 가스 공급원(703)을 접속한다. 밸브(762)는, 배관(761) 상에 설치된다.
불활성 가스 공급원(703)으로부터 송출된 불활성 가스는, 배관(761) 및 밸브(762)를 통하여, 센터 노즐(73) 및 복수의 사이드 노즐(73a)로 이끌려, 센터 노즐(73) 및 복수의 사이드 노즐(73a)로부터 처리 공간(90)으로 공급된다. 밸브(762)는, 배관(761)을 흐르는 불활성 가스의 유량을 조절한다. 당해 불활성 가스는, 예를 들면, 질소 가스 등이다. 당해 불활성 가스는, 질소 가스 이외의 가스(예를 들면, 아르곤 가스)여도 된다.
기판 처리 장치(1)에서는, 상술한 제어부(8)에 의해, 액공급부(71)의 밸브(742)가 제어됨으로써, 센터 노즐(73)로부터 기판(9)에 공급되는 저산소 처리액의 유량이 조절된다. 또, 제어부(8)에 의해, 액공급부(71)의 밸브(752)가 제어됨으로써, 센터 노즐(73)로부터 기판(9)에 공급되는 린스액의 유량이 조절된다. 또한, 제어부(8)에 의해, 가스 공급부(72)의 밸브(762)가 제어됨으로써, 센터 노즐(73) 및 복수의 사이드 노즐(73a)로부터 처리 공간(90)에 공급되는 불활성 가스의 유량이 조절된다.
기판 처리 장치(1)에서는, 제어부(8)에 의해 산소 저감부(77)가 제어됨으로써, 산소 저감부(77)에 의해 생성되는 저산소 처리액의 용존 산소 농도가 조절된다. 예를 들면, 산소 저감부(77)로서 도 4에 나타내는 버블링 장치(77a)가 이용되는 경우, 밸브(775) 및/또는 배기 밸브(776)가 제어부(8)에 의해 제어됨으로써, 저산소 처리액의 용존 산소 농도가 조절된다. 또, 산소 저감부(77)로서 도 5에 나타내는 탈기 모듈(77b)이 이용되는 경우, 배기 밸브(779)가 제어부(8)에 의해 제어됨으로써, 저산소 처리액의 용존 산소 농도가 조절된다.
제어부(8)로서는, 예를 들면, 통상의 컴퓨터가 이용된다. 도 6은, 제어부(8)의 구성을 나타내는 도이다. 제어부(8)는, 프로세서(81)와, 메모리(82)와, 입출력부(83)와, 버스(84)를 구비한다. 버스(84)는, 프로세서(81), 메모리(82) 및 입출력부(83)를 접속하는 신호 회로이다. 메모리(82)는, 프로그램 및 각종 정보를 기억하는 기억부이다. 프로세서(81)는, 메모리(82)에 기억되는 프로그램 등에 따라서, 메모리(82) 등을 이용하면서 다양한 처리(예를 들면, 수치 계산이나 화상 처리)를 실행한다. 입출력부(83)는, 조작자로부터의 입력을 받아들이는 키보드(85) 및 마우스(86), 및, 프로세서(81)로부터의 출력 등을 표시하는 디스플레이(87)를 구비한다.
도 7은, 기판 처리 장치(1)에 의한 기판(9)의 처리의 흐름의 일례를 나타내는 도이다. 기판 처리 장치(1)에서는, 우선, 상술한 저산소 처리액의 용존 산소 농도에 대해서, 목표치가 설정되고 제어부(8)에 기억된다(단계 S11). 당해 목표치는, 바람직하게는, 기판(9) 상의 후술하는 제1 금속부(93)와 제2 금속부(94)의 조합에 의거하여 설정된다. 당해 목표치는, 예를 들면, 제어부(8)의 입출력부(83)를 통하여 작업자에 의해 입력됨으로써 설정된다. 혹은, 제1 금속부(93)와 제2 금속부(94)의 조합과, 상술한 목표치의 관계를 나타내는 테이블 등이 제어부(8)에 미리 기억되어 있어, 작업자에 의해 당해 조합을 나타내는 정보가 제어부(8)에 입력됨으로써, 당해 목표치가 제어부(8)에 있어서 자동적으로 설정되어도 된다. 당해 목표치는, 예를 들면 500ppb이다.
계속해서, 산소 저감부(77)에 의해 처리액의 용존 산소 농도가 감소되어 저산소 처리액이 생성된다(단계 S12). 단계 S12에서는, 제어부(8)에 의해 산소 저감부(77)가 제어됨으로써, 저산소 처리액의 용존 산소 농도가, 상술한 목표치 이하가 되도록 제어된다. 바람직하게는, 저산소 처리액의 용존 산소 농도는, 당해 목표치에 대략 동등해지도록 제어된다. 단계 S12에서 생성되는 저산소 처리액의 용존 산소 농도는, 예를 들면, 500ppb 이하이다.
예를 들면, 산소 저감부(77)로서 도 4에 나타내는 버블링 장치(77a)가 이용되는 경우, 밸브(775)나 배기 밸브(776) 등이 제어부(8)에 의해 제어됨으로써, 저산소 처리액의 용존 산소 농도가 제어된다. 또, 산소 저감부(77)로서 도 5에 나타내는 탈기 모듈(77b)이 이용되는 경우, 배기 밸브(779) 등이 제어부(8)에 의해 제어됨으로써, 저산소 처리액의 용존 산소 농도가 제어된다.
다음에, 탑 플레이트 이동 기구(6)에 의해, 탑 플레이트(5)가 도 1에 나타내는 위치로부터 도 2에 나타내는 위치로 하강한다. 탑 플레이트(5)는, 탑 플레이트 이동 기구(6)로부터 이격하여, 기판 유지부(31)에 의해 지지된다. 그리고, 기판 회전 기구(33)에 의해, 기판(9), 기판 유지부(31) 및 탑 플레이트(5)가, 소정의 회전 속도(이하, 「제1 회전 속도」라고 부른다.)로 회전된다.
기판(9)의 회전이 개시되면, 제어부(8)에 의해 가스 공급부(72)(예를 들면, 밸브(762) 등)가 제어됨으로써, 불활성 가스 공급원(703)으로부터 송출된 불활성 가스가, 센터 노즐(73) 및 복수의 사이드 노즐(73a)로부터 송출된다. 구체적으로는, 센터 노즐(73)로부터 기판(9)의 중앙부의 상측의 공간에 불활성 가스가 공급되어, 복수의 사이드 노즐(73a)로부터 기판(9)의 외연부 근방의 공간에 불활성 가스가 공급된다. 이것에 의해, 기판(9)의 상면(91) 전체의 상측의 공간(즉, 처리 공간(90))에 불활성 가스가 공급되어, 처리 공간(90)의 분위기 중의 산소 농도가 저감된다(단계 S13). 바꾸어 말하면, 처리 공간(90)이 저산소 분위기가 된다.
처리 공간(90)이 저산소 분위기가 되면, 제어부(8)에 의해 액공급부(71)(예를 들면, 밸브(742) 등)가 제어됨으로써, 산소 저감부(77)로부터 송출된 저산소 처리액이, 제1 회전 속도(예를 들면, 200rpm~800rpm)로 회전 중인 기판(9)의 상면(91)의 중앙부로 센터 노즐(73)로부터 공급된다. 기판(9) 상에 공급된 저산소 처리액은, 원심력에 의해 경방향 바깥쪽으로 이동하고, 기판(9)의 외주연으로부터 주위로 비산하여 컵부(4)에 의해 받아진다. 기판 처리 장치(1)에서는, 소정의 시간, 기판(9)에 대한 저산소 처리액의 공급이 계속됨으로써, 기판(9)의 상면(91)에 대한 처리가 행해진다(단계 S14).
본 실시 형태에서는, 단계 S14에 있어서의 처리는, 상술한 바와 같이, 단계 S14보다 전에 행해진 전 처리(예를 들면, 기판 처리 장치(1)로의 기판(9)의 반입보다 전에 행해진 드라이 에칭 처리 또는 애싱 처리)의 처리 잔사인 전 처리 잔사를, 기판(9)의 상면(91)으로부터 제거하는 세정 처리이다.
기판 처리 장치(1)에서는, 단계 S14가 행해지고 있는 동안, 센터 노즐(73) 및 복수의 사이드 노즐(73a)로부터 처리 공간(90)으로의 불활성 가스의 공급이 계속된다. 바꾸어 말하면, 단계 S13은, 단계 S14와 병행하여 계속적으로 행해진다. 이것에 의해, 단계 S14 동안, 처리 공간(90)이 저산소 분위기로 유지된다.
또, 기판 처리 장치(1)에서는, 단계 S14가 행해지고 있는 동안, 배관(741)을 흐르는 저산소 처리액(즉, 센터 노즐(73)로부터 토출되기 직전의 저산소 처리액)의 용존 산소 농도가, 용존 산소 농도 센서(731)에 의해 측정된다. 용존 산소 농도 센서(731)에 의한 측정은, 연속적으로 행해져도 되고, 단속적으로 행해져도 된다. 제어부(8)에서는, 용존 산소 농도 센서(731)에 의한 측정치가 소정의 역치보다 높은 경우, 예를 들면, 디스플레이(87)에 경고를 표시하고, 경보음을 발한다. 당해 역치는, 예를 들면, 단계 S11에 있어서 설정된 상술한 목표치와 동일해도 되고, 당해 목표치보다 조금 작은 값이어도 된다. 이것에 의해, 단계 S14에 있어서, 기판(9)에 공급되는 시점의 저산소 처리액의 용존 산소 농도가, 상술한 목표치 이하가 된다. 구체적으로는, 기판(9)에 공급되는 시점의 저산소 처리액의 용존 산소 농도는, 500ppb 이하인 것이 바람직하고, 70ppb 이하인 것이 보다 바람직하다.
저산소 처리액에 의한 기판(9)의 처리가 종료되면, 센터 노즐(73)로부터의 저산소 처리액의 공급이 정지된다. 또, 기판 회전 기구(33)에 의한 기판(9)의 회전 속도가 증대되어, 제1 회전 속도보다 고속인 제2 회전 속도(예를 들면, 500rpm~1200rpm)가 된다. 계속해서, 제어부(8)에 의해 액공급부(71)(예를 들면, 밸브(752) 등)가 제어됨으로써, 린스액 공급원(702)으로부터 송출된 린스액이, 제2 회전 속도로 회전 중인 기판(9)의 상면(91)의 중앙부로 센터 노즐(73)로부터 공급된다. 기판(9) 상에 공급된 린스액은, 원심력에 의해 경방향 바깥쪽으로 이동하고, 기판(9)의 외주연으로부터 주위로 비산하여 컵부(4)에 의해 받아진다. 기판 처리 장치(1)에서는, 소정의 시간, 기판(9)에 대한 린스액의 공급이 계속됨으로써, 기판(9)의 상면(91)에 대한 린스 처리가 행해진다(단계 S15). 기판 처리 장치(1)에서는, 처리 공간(90)으로의 불활성 가스의 공급이 단계 S15와 병행하여 계속적으로 행해져, 처리 공간(90)이 저산소 분위기로 유지된다.
기판(9)의 린스 처리가 종료되면, 센터 노즐(73)로부터의 린스액의 공급이 정지된다. 또, 기판 회전 기구(33)에 의한 기판(9)의 회전 속도가 더 증대되어, 제2 회전 속도보다 고속인 제3 회전 속도(예를 들면, 1500rpm~2500rpm)가 된다. 이것에 의해, 기판(9) 상의 린스액이, 기판(9)의 외주연으로부터 비산하여 기판(9) 상으로부터 제거된다. 기판 처리 장치(1)에서는, 소정의 시간, 기판(9)의 고속 회전에 의한 린스액의 제거가 계속됨으로써, 기판(9)의 건조 처리가 행해진다(단계 S16). 기판 처리 장치(1)에서는, 처리 공간(90)으로의 불활성 가스의 공급이 단계 S16과 병행하여 계속적으로 행해져, 처리 공간(90)이 저산소 분위기로 유지된다. 또한, 기판 처리 장치(1)에서는, 단계 S15와 단계 S16 사이에, 기판(9)의 상면(91) 상에 IPA(이소프로필 알코올) 등의 치환액이 공급되어, 기판(9) 상의 린스액을 치환액으로 치환한 후, 단계 S16의 건조 처리가 행해져도 된다.
도 8은, 기판(9)의 상면(91) 근방을 나타내는 종단면도이다. 기판(9)은, 제1 금속부(93)와, 제2 금속부(94)를 구비한다. 제1 금속부(93) 및 제2 금속부(94)는, 실리콘 기판(951) 상에 설치된 절연막(952) 중에 형성된 배선부(96)(즉, 배선 패턴)에 포함된다. 제2 금속부(94)는, 배선부(96)의 본체(즉, 배선 본체)이다. 제1 금속부(93)는, 제2 금속부(94)와 절연막(952)의 사이에 위치하고, 제2 금속부(94)의 측면 및 바닥면을 피복하는 금속막(예를 들면, 라이너막)이다. 제2 금속부(94)와 절연막(952)의 사이에는, 예를 들면, 질화탄탈(TaN)에 의해 형성된 확산 방지막(953)이 설치된다. 제1 금속부(93)와 제2 금속부(94)는, 직접적으로 접촉되어 있다. 제1 금속부(93)의 상단면, 및, 제2 금속부(94)의 상단면은, 기판(9)의 상면(91)에 노출되어 있다. 제1 금속부(93)와 제2 금속부(94)의 계면도, 기판(9)의 상면(91)에 노출되어 있다.
제2 금속부(94)는, 제1 금속부(93)보다 표준 전극 전위가 높은 귀인 금속에 의해 형성된다. 바꾸어 말하면, 제1 금속부(93)는, 제2 금속부(94)보다 비인 금속에 의해 형성된다. 제1 금속부(93)와 제2 금속부(94)의 조합은, 예를 들면, 코발트(Co)와 구리(Cu), 구리와 루테늄(Ru), 또는, 티탄(Ti)과 코발트 등이다. 제1 금속부(93) 및 제2 금속부(94)는 각각, 단체 금속으로는 한정되지 않고, 합금이어도 된다. 제1 금속부(93) 및 제2 금속부(94)의 호칭은, 당해 금속부의 형상이나 구조에는 상관 없이, 표준 전극 전위의 높낮이에 의해 결정된다. 따라서, 배선부(96)의 배선 본체가 제1 금속부(93)이며, 라이너막 등의 금속막이 제2 금속부(94)여도 된다.
이와 같이 이종 금속의 계면이 노출되어 있는 경우, 탈산소 처리가 행해지지 않은 처리액이 당해 계면에 부착되면, 갈바닉 부식(즉, 이종 금속 접촉 부식)이 발생하여, 상대적으로 표준 전극 전위가 낮은 비인 금속이 용해된다. 도 9는, 비교예로서, 탈산소 처리가 행해지지 않은 처리액(20)이, 비(卑)금속(21)과 귀(貴)금속(22)의 계면(23)에 접촉한 상태를 확대하여 나타내는 모식도이다. 이 경우, 귀금속(22)의 표면에서는, 처리액(20) 중의 산소와 귀금속(22) 중의 전자를 사용하여 식 1 또는 식 2의 산소 환원 반응이 발생한다. 또, 식 3에 나타내는 바와 같이, 비금속(21)의 표면으로부터 금속이 이온이 되어 처리액(20) 중에 용출되고, 전자가 귀금속(22)에 공급된다. 식 3 및 도 9 중에서는, 편의상, 비금속을 「M」으로 표시하고 있다.
O2+4H++4e-→2H2O···(식 1)
O2+2H2O+4e-→4OH-···(식 2)
M→Mx ++xe-···(식 3)
이에 반해, 도 1에 나타내는 기판 처리 장치(1)에 있어서의 기판(9)의 처리에서는, 기판(9)의 상면(91)에 공급되는 액체를, 용존 산소 농도가 저감된 저산소 처리액으로 함으로써, 귀인 금속에 의해 형성된 제2 금속부(94)의 표면에 있어서의 상술한 산소 환원 반응을 억제할 수 있다. 그 결과, 비인 금속에 의해 형성된 제1 금속부(93)의 용해를 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 상술한 기판 처리 방법은, 처리액에 용해되어 있는 산소를 감소시켜 저산소 처리액을 생성하는 공정(단계 S12)과, 제1 금속부(93)와 제1 금속부(93)에 접촉하는 제2 금속부(94)가 주면(즉, 상면(91)) 상에 형성된 기판(9)에, 저산소 처리액을 공급하여 상면(91)의 처리를 행하는 공정(단계 S14)을 구비한다. 단계 S14에 있어서, 제1 금속부(93)와 제2 금속부(94)의 계면에 저산소 처리액을 접촉시킴으로써, 제1 금속부(93)보다 귀인 제2 금속부(94)에 있어서의 산소 환원 반응을 억제하여, 제1 금속부(93)의 용해를 억제한다. 당해 기판 처리 방법에 의하면, 기판(9) 상의 금속부(즉, 제1 금속부(93))의 갈바닉 부식에 의한 용해를 적절히 억제할 수 있다.
그런데, 기판(9)에서는, 배선부(96)에 포함되는 금속부가 만일 용해되면, 기판(9)의 성능에 대한 악영향이 크다. 따라서, 제1 금속부(93)의 용해를 적절히 억제할 수 있는 상술한 기판 처리 방법은, 제1 금속부(93)가 기판(9)의 상면(91)에 설치되는 배선부(96)에 포함되는 기판(9)의 처리에 특히 적합하다. 또, 제1 금속부(93)의 용해를 적절히 억제할 수 있는 당해 기판 처리 방법은, 단계 S14에 있어서의 처리가, 제1 금속부(93)에 대한 에칭 등의 처리가 아니라, 단계 S14보다 전에 행해진 전 처리의 처리 잔사를 기판(9)의 상면(91)으로부터 제거하는 세정 처리인 경우에 특히 적합하다.
당해 기판 처리 방법에서는, 단계 S12에 있어서, 처리액 중에 산소 이외의 가스의 기포를 공급함으로써, 처리액 중의 산소를 감소시키는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 처리액 중의 용존 산소 농도를 용이하게 저감시킬 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타내는 버블링 장치(77a)를 이용함으로써, 처리액의 탈산소 처리를 용이하게 행할 수 있다.
또, 당해 기판 처리 방법에서는, 단계 S12에 있어서, 산소 투과 재료에 의해 형성된 관로(즉, 투과관(778))에 처리액을 흐르게 하면서, 당해 관로의 외측의 공간을 저산소 분위기로 함으로써, 처리액 중의 산소를 감소시키는 것도 바람직하다. 이것에 의해, 처리액 중의 용존 산소 농도를 용이하게 저감시킬 수 있다. 예를 들면, 도 5에 나타내는 탈기 모듈(77b)을 이용함으로써, 처리액의 탈산소 처리를 용이하게 행할 수 있다.
바람직하게는, 상술한 기판 처리 방법은, 단계 S12보다 전에, 저산소 처리액의 용존 산소 농도의 목표치를 설정하는 공정(단계 S11)을 더 구비한다. 그리고, 단계 S12에 있어서의 저산소 처리액의 생성에서는, 저산소 처리액의 용존 산소 농도가 당해 목표치 이하가 되도록 제어된다. 저산소 처리액의 용존 산소 농도를 적절한 농도로 함으로써, 제1 금속부(93)의 갈바닉 부식에 의한 용해를, 더 적절히 억제할 수 있다.
보다 바람직하게는, 저산소 처리액의 용존 산소 농도는, 당해 목표치에 동등해지도록 제어된다. 이것에 의해, 저산소 처리액의 용존 산소 농도가 필요 이상으로 저감되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 저산소 처리액의 생성에 필요로 하는 시간 및 비용을 저감할 수 있어, 기판(9)의 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
당해 기판 처리 방법에서는, 단계 S11에 있어서, 용존 산소 농도의 목표치는, 제1 금속부(93)와 제2 금속부(94)의 조합에 의거하여 설정되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제1 금속부(93) 및 제2 금속부(94)를 형성하는 금속의 종류가 변경된 경우여도, 제1 금속부(93)의 갈바닉 부식에 의한 용해를 적절히 억제할 수 있다. 또, 저산소 처리액의 용존 산소 농도가 필요 이상으로 저감되는 것을 방지하여, 저산소 처리액의 생성에 필요로 하는 시간 및 비용을 저감할 수 있다.
또, 단계 S14에 있어서, 기판(9)에 공급되는 시점의 저산소 처리액의 용존 산소 농도는, 상술한 목표치 이하인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제1 금속부(93)의 갈바닉 부식에 의한 용해를, 더 적절히 억제할 수 있다.
당해 기판 처리 방법은, 단계 S14와 병행하여, 기판(9)의 상면(91)의 상측의 공간(즉, 처리 공간(90))에 불활성 가스를 공급하여 분위기 중의 산소 농도를 저감하는 공정(단계 S13)을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 기판(9) 상에 공급된 저산소 처리액에 분위기 중의 산소가 녹아들어 저산소 처리액의 용존 산소 농도가 증대하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 제1 금속부(93)의 갈바닉 부식에 의한 용해를, 더 적절히 억제할 수 있다. 이 경우, 처리 공간(90)의 산소 농도는, 바람직하게는 1000ppm 이하이며, 보다 바람직하게는 250ppm 이하이다.
그런데, 기판(9) 상의 저산소 처리액의 두께(즉, 막두께)는, 원심력에 의해 저산소 처리액이 기판(9)의 중심부에서 외연부로 이동함에 따라서 얇아진다. 이와 같이, 저산소 처리액의 막두께가 얇아지면, 만일, 분위기 중의 산소가 저산소 처리액의 표면으로부터 녹아든 경우, 당해 산소가 제2 금속부(94)에 도달하기 쉬워, 제1 금속부(93)의 갈바닉 부식이 발생할 가능성이 증가한다. 또, 기판(9)의 외연부에서는, 기판(9)의 중앙부에 비해, 기판(9) 상의 저산소 처리액의 막 표면이 원심력 등의 영향에 의해 흐트러져 분위기를 끌어들이기 쉽게 되어 있어, 저산소 처리액에 산소가 녹아들 가능성이 상대적으로 높다. 또한, 기판(9)의 외연부 상의 저산소 처리액은, 기판(9)의 중앙부 상의 저산소 처리액에 비해, 센터 노즐(73)로부터 토출되고 나서의 경과 시간이 길기 때문에, 저산소 처리액에 녹아든 산소의 양이 상대적으로 많다.
따라서, 상기 기판 처리 방법에서는, 단계 S13에 있어서, 기판(9)의 외연부 근방의 공간을 향하여 불활성 가스가 분사되는 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해, 기판(9)의 중앙부에 비해 갈바닉 부식이 발생하기 쉬운 기판(9)의 외연부에 있어서, 제1 금속부(93)의 갈바닉 부식에 의한 용해를 적절히 억제할 수 있다.
바람직하게는, 단계 S14에 있어서 기판(9)에 공급되는 저산소 처리액은, 기판(9)의 상면(91)의 세정 처리에 사용되는 세정 약액이다. 상술한 기판 처리 방법은, 단계 S14보다 후에, 기판(9)의 상면(91)에 린스액을 공급하여 상면(91)에 린스 처리를 행하는 공정(단계 S15)을 더 구비한다. 그리고, 단계 S14에 있어서, 제1 회전 속도로 회전 중인 기판의 상면(91)에 저산소 처리액이 공급되고, 단계 S15에 있어서, 제1 회전 속도보다 고속인 제2 회전 속도로 회전 중인 기판(9)의 상면(91)에 당해 린스액이 공급된다.
이와 같이, 단계 S15의 린스 처리에 비해 갈바닉 부식이 상대적으로 발생하기 쉬운 단계 S14의 처리에 있어서, 기판(9)의 회전 속도를 낮게 하여 기판(9) 상의 저산소 처리액의 막두께를 비교적 두껍게 함으로써, 만일 분위기 중의 산소가 저산소 처리액에 녹아든 경우여도, 당해 산소가 제2 금속부(94)에 도달하는 것을 억제하여, 제1 금속부(93)의 갈바닉 부식에 의한 용해를 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 산소 저감부(77)와, 액공급부(71)를 구비한다. 산소 저감부(77)는, 처리액에 용해되어 있는 산소를 감소시켜 저산소 처리액을 생성한다. 액공급부(71)는, 제1 금속부(93)와 제1 금속부(93)에 접촉하는 제2 금속부(94)가 주면(즉, 상면(91)) 상에 형성된 기판(9)에, 저산소 처리액을 공급한다. 기판 처리 장치(1)에서는, 제1 금속부(93)와 제2 금속부(94)의 계면에 저산소 처리액을 접촉시킴으로써, 제1 금속부(93)보다 귀인 제2 금속부(94)에 있어서의 산소 환원 반응을 억제하여, 제1 금속부(93)의 용해를 억제한다. 기판 처리 장치(1)에 의하면, 기판(9) 상의 금속부(즉, 제1 금속부(93))의 갈바닉 부식에 의한 용해를 적절히 억제할 수 있다.
이하에서는, 상술한 기판 처리 방법에 의한 갈바닉 부식의 억제 효과를 검증하기 위한 실험에 대해서 설명한다. 도 10은, 제1의 실험에 사용한 이종 금속 구조물(981)을 나타내는 측면도이다. 이종 금속 구조물(981)은, 금속 범프(982)와, 하지 금속(983)을 구비한다. 금속 범프(982)는, 직경 약 8μm, 높이 약 5μm의 대략 원기둥형상이다. 금속 범프(982)의 하면은, 하지 금속(983)에 직접적으로 접촉한 상태에서, 하지 금속(983)에 접합되어 있다. 금속 범프(982)는 코발트에 의해 형성되어 있고, 하지 금속(983)은 구리에 의해 형성되어 있다. 즉, 금속 범프(982)는, 상대적으로 비인 금속인 제1 금속부(93)에 대응한다. 또, 하지 금속(983)은, 상대적으로 귀인 금속인 제2 금속부(94)에 대응한다.
도 11에서는, 이종 금속 구조물(981)을, 용존 산소 농도가 70ppb, 500ppb, 1200ppb, 3000ppb인 희불산에 각각 침지한 후의 상태를 나타낸다. 도 11의 상단은, 침지 후 300초가 경과한 후의 상태(즉, 처리 시간이 300초인 경우)를 나타내고, 하단은, 침지 후 600초가 경과한 후의 상태(즉, 처리 시간이 600초인 경우)를 나타낸다. 당해 희불산의 농도는 0.05%이며, 희불산의 온도는 실온(예를 들면, 약 15℃)이다. 또, 실험 분위기는 대기 분위기이다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 희불산의 용존 산소 농도가 3000ppb인 경우, 300초 처리 후에 있어서, 금속 범프(982)는 크게 용해되어 있고, 600초 처리 후에 있어서, 금속 범프(982)는 거의 완전하게 용해되어 소실되었다. 300초 경과 후의 금속 범프(982)에서는, 하지 금속(983)과 접촉하고 있는 하단부의 용해량(즉, 용해에 의해 소실된 두께)이, 상단부의 용해량에 비해 크기 때문에, 금속 범프(982)의 용해의 주된 원인이, 이종 금속의 계면 근방에서 발생하는 갈바닉 부식인 것을 알 수 있다. 희불산의 용존 산소 농도가 1200ppb인 경우, 600초 처리 후에 있어서, 금속 범프(982)의 하단부가 갈바닉 부식에 의해 크게 용해되었다.
한편, 희불산의 용존 산소 농도가 500ppb인 경우, 300초 처리 후 및 600초 처리 후에 있어서, 금속 범프(982)는 거의 용해되어 있지 않다. 또, 금속 범프(982)의 하단부(즉, 하지 금속(983)과의 계면 근방)의 용해량은, 금속 범프(982)의 측면 및 상면에 있어서의 용해량(이른바, 벌크층의 로스량)과 거의 같거나, 또는, 미소하게 큰 정도였다. 희불산의 용존 산소 농도가 70ppb인 경우에 있어서도 마찬가지였다. 이것으로부터, 희불산의 용존 산소 농도가 500ppb 이하인 경우, 금속 범프(982)의 갈바닉 부식은 거의 발생하지 않은 것을 알 수 있다.
도 12는, 제2의 실험의 결과를 나타내는 도이다. 제2의 실험에서는, 도 8에 나타내는 배선부(96)가 횡 방향으로 복수 배열된 기판(984)을 이용했다. 배선부(96)는, 상술한 바와 같이, 코발트에 의해 형성된 제1 금속부(93)와, 구리에 의해 형성된 제2 금속부(94)를 구비한다. 기판(984)에 대해, 기판 처리 장치(1)에 의해, 용존 산소 농도가 70ppb, 500ppb, 3000ppb인 희불산을 각각 공급하여 처리했다. 도 12의 상단은, 기판(984)의 종단면도를 나타내고, 하단은, 기판(984)의 상면의 사시도를 나타낸다. 기판(984)에 대한 희불산의 공급 시간은 180초이다. 당해 희불산의 농도는 0.05%이며, 희불산의 온도는 실온(예를 들면, 약 15℃)이다. 또, 실험 분위기는 대기 분위기이다.
도 13에서는, 용존 산소 농도가 3000ppb인 희불산을 공급한 후의 1개의 배선부(96)를, EDS 원소 맵핑 분석에 의해 분석한 결과를 나타낸다. 도 14에서는, 용존 산소 농도가 70ppb인 희불산을 공급한 후의 1개의 배선부(96)를, EDS 원소 맵핑 분석에 의해 분석한 결과를 나타낸다.
도 12~도 14에 나타내는 바와 같이, 희불산의 용존 산소 농도가 3000ppb인 경우, 제1 금속부(93)가 갈바닉 부식에 의해 용해되어, 제2 금속부(94)의 주위에 간극(93a)이 생겼다. 한편, 희불산의 용존 산소 농도가 500ppb, 70ppb인 경우, 제1 금속부(93)는 거의 용해되어 있지 않다. 이것으로부터, 희불산의 용존 산소 농도가 500ppb 이하인 경우, 제1 금속부(93)의 갈바닉 부식은 거의 발생하지 않은 것을 알 수 있다.
도 11~도 14에 나타내는 실험 결과에 의하면, 상술한 기판 처리 방법에서는, 저산소 처리액의 용존 산소 농도는 500ppb 이하인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제1 금속부(93)의 갈바닉 부식에 의한 용해를, 더 적절히 억제할 수 있다. 또, 저산소 처리액의 용존 산소 농도는 70ppb 이하인 것이 더 바람직하다. 이것에 의해, 제1 금속부(93)의 갈바닉 부식에 의한 용해를, 보다 한층 적절히 억제할 수 있다.
도 15는, 도 12에 나타내는 실험에 있어서, 기판(984) 상의 위치의 차이에 의한 배선부(96)의 용해의 정도의 차이를 나타내는 도이다. 도 15의 상단은, 실험 분위기가 대기 분위기인 경우의 실험 결과를 나타내고, 하단은, 실험 분위기가 질소 분위기인 경우의 실험 결과를 나타낸다. 도 15에서는, 직경이 300mm인 기판(984)에 있어서, 기판 중심, 중간 위치(기판 중심으로부터 경방향 외측으로 55mm인 위치), 및, 외연부(기판 중심으로부터 경방향 외측으로 110mm인 위치)에 있어서의 배선부(96)의 용해의 정도를 나타낸다. 희불산의 용존 산소 농도는, 70ppb이다. 기판(984)에 대한 희불산의 공급 시간은 180초이다. 희불산의 농도는 0.05%이며, 희불산의 온도는 실온(예를 들면, 약 15℃)이다.
도 15에 나타내는 바와 같이, 실험 분위기가 대기 분위기인 경우, 기판(9)의 외연부에 있어서 제1 금속부(93)의 용해가 미소하게 발생하고 있고, 기판(9)의 중심 및 중간 위치에서는, 제1 금속부(93)는 거의 용해되어 있지 않다. 또, 실험 분위기가 질소 분위기인 경우, 기판(9)의 중심, 중간 위치 및 외연부에 있어서, 제1 금속부(93)는 거의 용해되어 있지 않다. 이것으로부터, 제1 금속부(93)의 갈바닉 부식을 억제하기 위해서는, 상술한 바와 같이, 단계 S14와 병행하여, 기판(9)의 상면(91)의 상측의 공간에 불활성 가스를 공급하여 분위기 중의 산소 농도를 저감하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 또, 이 때, 기판(9)의 외연부 근방의 공간을 향하여 불활성 가스가 분사되는 것이 보다 바람직한 것을 알 수 있다.
도 16은, 기판(9)의 회전 속도와 제1 금속부(93)의 용해의 관계를 검증하기 위해 행한, 에칭 레이트의 면내 분포의 측정 결과를 나타내는 도이다. 횡축의 r(mm)은, 직경이 300mm인 기판에 있어서, 측정 위치와 기판 중심 사이의 경방향의 거리를 나타낸다. 종축은, 각 측정 위치에 있어서의 코발트의 에칭 레이트(nm/min)를 나타낸다. 에칭 레이트는, 에칭액의 용존 산소 농도가 높아짐에 따라서 커지기 때문에, 당해 에칭 레이트를 억제할 수 있으면, 제1 금속부(93)의 갈바닉 부식에 의한 용해를 억제할 수 있다고 생각된다.
도 16 중의 각 측정 위치에 있어서, 좌측의 막대 그래프는, 기판의 회전 속도가 1200rpm인 경우의 에칭 레이트를 나타내고, 우측의 막대 그래프는, 기판의 회전 속도가 200rpm인 경우의 에칭 레이트를 나타낸다. 에칭액으로서는, 희불산을 이용했다. 희불산의 농도는 0.05%이며, 희불산의 온도는 실온(예를 들면, 약 15℃)이다. 또, 실험 분위기는 대기 분위기이다.
도 16에 나타내는 바와 같이, 기판의 회전 속도가 1200rpm인 경우, 기판의 외연부에 가까워짐에 따라서 에칭 레이트는 커졌다. 한편, 기판의 회전 속도가 200rpm인 경우, 측정 위치에 따른 에칭 레이트의 차이는 그다지 발생하지 않았다. 이것은, 기판의 회전 속도가 높아짐으로써, 기판 상의 희불산의 막두께가 얇아져, 분위기 중으로부터 희불산에 녹아든 산소에 의한 에칭 레이트에 대한 영향이 커진 것이라고 생각된다. 특히, 기판의 외연부에서는, 상술한 바와 같이, 산소의 용해가 발생하기 쉽고, 또, 막두께도 기판 중심 등에 비해 얇기 때문에, 분위기 중으로부터 희불산에 녹아든 산소에 의한 에칭 레이트에 대한 영향이 더 커진 것이라고 생각된다.
이것으로부터, 제1 금속부(93)의 갈바닉 부식을 억제하기 위해서는, 상술한 바와 같이, 단계 S14와 병행하여, 기판(9)의 상면(91)의 상측의 공간에 불활성 가스를 공급하여 분위기 중의 산소 농도를 저감하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 또, 이 때, 기판(9)의 외연부 근방의 공간을 향하여 불활성 가스가 분사되는 것이, 보다 바람직한 것을 알 수 있다. 또한, 단계 S14에 있어서의 기판(9)의 회전 속도를, 단계 S15에 있어서의 제2 회전 속도보다 저속의 제1 회전 속도로 함으로써, 기판(9) 상의 저산소 처리액의 막두께를 비교적 두껍게 유지하는 것이 더 바람직한 것을 알 수 있다. 제1 회전 속도는, 200rpm 이하인 것이 바람직하다.
상술한 기판 처리 장치(1) 및 기판 처리 방법에서는, 다양한 변경이 가능하다.
예를 들면, 단계 S11에 있어서의 용존 산소 농도의 목표치 설정은 생략되어도 된다. 이 경우, 예를 들면, 단계 S12에 있어서 처리액에 대해 소정의 시간만 탈산소 처리가 행해짐으로써, 원하는 용존 산소 농도를 가지는 저산소 처리액이 얻어져도 된다. 단계 S12에서는, 버블링 장치(77a) 및 탈기 모듈(77b) 이외의 다양한 장치에 의해 처리액의 탈산소 처리가 행해져도 된다.
단계 S14와 병행하여 행해지는 처리 공간(90)에 대한 불활성 가스의 공급(단계 S13)은, 센터 노즐(73)로부터는 행해지지 않고, 복수의 사이드 노즐(73a)로부터만 행해져도 된다. 혹은, 당해 불활성 가스의 공급은, 사이드 노즐(73a)로부터는 행해지지 않고, 센터 노즐(73)로부터만 행해져도 된다. 또, 처리 공간(90)에 대한 불활성 가스의 공급은 생략되어도 된다.
단계 S14에 있어서 기판(9)에 공급되는 시점의 저산소 처리액의 용존 산소 농도는, 반드시 500ppb 이하일 필요는 없고, 500ppb보다 커도 된다.
단계 S14에 있어서의 기판(9)의 회전 속도는, 반드시 단계 S15, S16에 있어서의 기판(9)의 회전 속도보다 저속일 필요는 없고, 적당히 변경되어도 된다. 단계 S14에서는, 기판(9)은 반드시 회전되고 있을 필요는 없고, 정지 상태의 기판(9)의 상면(91)에 저산소 처리액이 공급되어, 저산소 처리액의 액막이 기판(9) 상에 형성되어도 된다. 이것에 의해, 기판(9)의 상면(91)에 대해, 저산소 처리액에 의한 패들 처리를 행할 수 있다.
단계 S14에 있어서의 처리는, 반드시 기판(9) 상으로부터 전 처리 잔사를 제거하는 세정 처리일 필요는 없고, 기판(9)의 상면(91)에 저산소 처리액을 공급하여 행해지는 다양한 처리(예를 들면, 다른 세정 처리 또는 에칭 처리 등)이면 된다.
상술한 기판 처리 방법에서는, 예를 들면, 단계 S14보다 전에, 혹은, 단계 S14와 단계 S15의 사이에, 상술한 처리액 이외의 다른 처리액이 기판(9)의 상면(91)에 공급되어 기판(9)의 처리가 행해져도 된다. 이 경우, 당해 다른 처리액에 대해서도, 기판(9)으로의 공급보다 전에 탈산소 처리가 행해지는 것이 바람직하다. 또, 단계 S15에 있어서 기판(9)에 공급되는 린스액에 대해서도, 기판(9)으로의 공급보다 전에 탈산소 처리가 행해져도 된다.
상기 기판 처리 방법에 의해 처리되는 기판(9)의 제1 금속부(93)는, 반드시 배선부(96)에 포함될 필요는 없고, 배선부(96) 이외의 금속부여도 된다. 제2 금속부(94)에 대해서도 마찬가지이다.
기판 처리 장치(1)에서는, 기판(9)에 대한 저산소 처리액의 공급 시에, 탑 플레이트(5)는, 도 1에 나타내는 위치에 위치하고 있어도 된다. 또, 기판 처리 장치(1)로부터 탑 플레이트(5)가 생략되어도 된다. 기판 처리 장치(1)는, 반드시 매엽식의 처리 장치일 필요는 없고, 저류조에 저류된 저산소 처리액에 복수의 기판(9)을 동시에 침지하여 처리하는 배치식의 처리 장치여도 된다.
상술한 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치(1)는, 반도체 기판 이외에, 액정 표시 장치 또는 유기 EL(Electro Luminescence) 표시 장치 등의 평면 표시 장치(Flat Panel Display)에 사용되는 유리 기판, 혹은, 다른 표시 장치에 사용되는 유리 기판의 처리에 이용되어도 된다. 또, 상술한 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치(1)는, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판 및 태양 전지용 기판 등의 처리에 이용되어도 된다.
상기 실시 형태 및 각 변형예에 있어서의 구성은, 서로 모순되지 않는 한 적당히 조합해도 된다.
발명을 상세하게 묘사하여 설명했지만, 이미 서술한 설명은 예시적이며 한정적인 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한, 다수의 변형이나 양태가 가능하다고 할 수 있다.
1: 기판 처리 장치 9: 기판
71: 액공급부 77: 산소 저감부
90: 처리 공간 91: 상면
93: 제1 금속부 94: 제2 금속부
96: 배선부 778: 투과관
S11~S16: 단계

Claims (13)

  1. 기판 처리 방법으로서,
    a) 처리액에 용해되어 있는 산소를 감소시켜 저산소 처리액을 생성하는 공정과,
    b) 제1 금속부와 상기 제1 금속부에 접촉하는 제2 금속부가 주면 상에 형성된 기판에, 상기 저산소 처리액을 공급하여 상기 주면의 처리를 행하는 공정
    을 구비하고,
    상기 b) 공정에 있어서, 상기 제1 금속부와 상기 제2 금속부의 계면에 상기 저산소 처리액을 접촉시킴으로써, 상기 제1 금속부보다 귀(貴)인 상기 제2 금속부에 있어서의 산소 환원 반응을 억제하여, 상기 제1 금속부의 용해를 억제하는, 기판 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 a) 공정에 있어서, 상기 처리액 중에 산소 이외의 가스의 기포를 공급함으로써, 상기 처리액 중의 산소를 감소시키는, 기판 처리 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 a) 공정에 있어서, 산소 투과 재료에 의해 형성된 관로에 상기 처리액을 흐르게 하면서 상기 관로의 외측의 공간을 저산소 분위기로 함으로써, 상기 처리액 중의 산소를 감소시키는, 기판 처리 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저산소 처리액의 용존 산소 농도는 500ppb 이하인, 기판 처리 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    c) 상기 a) 공정보다 전에, 상기 저산소 처리액의 용존 산소 농도의 목표치를 설정하는 공정을 더 구비하고,
    상기 a) 공정에 있어서의 상기 저산소 처리액의 생성에서는, 상기 저산소 처리액의 용존 산소 농도가 상기 목표치 이하가 되도록 제어되는, 기판 처리 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 c) 공정에 있어서, 용존 산소 농도의 상기 목표치는, 상기 제1 금속부와 상기 제2 금속부의 조합에 의거하여 설정되는, 기판 처리 방법.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 b) 공정에 있어서, 상기 기판에 공급되는 시점의 상기 저산소 처리액의 용존 산소 농도는, 상기 목표치 이하인, 기판 처리 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    d) 상기 b) 공정과 병행하여, 상기 기판의 상기 주면의 상측의 공간에 불활성 가스를 공급하여 분위기 중의 산소 농도를 저감하는 공정을 더 구비하는, 기판 처리 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 d) 공정에 있어서, 상기 기판의 외연부 근방의 공간을 향하여 상기 불활성 가스가 분사되는, 기판 처리 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 b) 공정에 있어서 상기 기판에 공급되는 상기 저산소 처리액은, 상기 기판의 상기 주면의 세정 처리에 사용되는 세정 약액이며,
    상기 기판 처리 방법은,
    e) 상기 b) 공정보다 후에, 상기 기판의 상기 주면에 린스액을 공급하여 상기 주면에 린스 처리를 행하는 공정을 더 구비하고,
    상기 b) 공정에 있어서, 제1 회전 속도로 회전 중인 상기 기판의 상기 주면에 상기 저산소 처리액이 공급되고,
    상기 e) 공정에 있어서, 상기 제1 회전 속도보다 고속인 제2 회전 속도로 회전 중인 상기 기판의 상기 주면에 상기 린스액이 공급되는, 기판 처리 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속부가, 상기 기판의 상기 주면에 설치되는 배선부에 포함되는, 기판 처리 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 b) 공정에 있어서의 상기 처리가, 상기 b) 공정보다 전에 행해진 전 처리의 처리 잔사를 상기 기판의 상기 주면으로부터 제거하는 세정 처리인, 기판 처리 방법.
  13. 기판 처리 장치로서,
    처리액에 용해되어 있는 산소를 감소시켜 저산소 처리액을 생성하는 산소 저감부와,
    제1 금속부와 상기 제1 금속부에 접촉하는 제2 금속부가 주면 상에 형성된 기판에, 상기 저산소 처리액을 공급하는 액공급부
    를 구비하고,
    상기 제1 금속부와 상기 제2 금속부의 계면에, 상기 저산소 처리액을 접촉시킴으로써, 상기 제1 금속부보다 귀인 상기 제2 금속부에 있어서의 산소 환원 반응을 억제하여, 상기 제1 금속부의 용해를 억제하는, 기판 처리 장치.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7408445B2 (ja) * 2020-03-17 2024-01-05 キオクシア株式会社 半導体製造装置および半導体装置の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009218403A (ja) * 2008-03-11 2009-09-24 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置
JP2010165757A (ja) * 2009-01-13 2010-07-29 Mtk:Kk ウエット処理装置
KR20160117291A (ko) * 2015-03-31 2016-10-10 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 탈산소 장치 및 기판 처리 장치

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI230982B (en) * 2003-08-13 2005-04-11 Taiwan Semiconductor Mfg A clean method for preventing galvanic corrosion
TWI355219B (en) * 2008-10-06 2011-12-21 Unimicron Technology Corp Micro-etching process of pcb without causing galva
JP5821311B2 (ja) * 2011-06-17 2015-11-24 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置の製造方法
US8664012B2 (en) * 2011-09-30 2014-03-04 Tokyo Electron Limited Combined silicon oxide etch and contamination removal process
JP6300139B2 (ja) * 2012-05-15 2018-03-28 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理方法および基板処理システム
WO2016158648A1 (ja) * 2015-03-30 2016-10-06 Jsr株式会社 化学機械研磨用処理組成物、化学機械研磨方法および洗浄方法
JP6505534B2 (ja) 2015-07-22 2019-04-24 株式会社平間理化研究所 現像液の管理方法及び装置
JP2018026461A (ja) 2016-08-10 2018-02-15 株式会社荏原製作所 化学機械研磨後の基板洗浄技術
US10832917B2 (en) * 2017-06-09 2020-11-10 International Business Machines Corporation Low oxygen cleaning for CMP equipment

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009218403A (ja) * 2008-03-11 2009-09-24 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置
JP2010165757A (ja) * 2009-01-13 2010-07-29 Mtk:Kk ウエット処理装置
KR20160117291A (ko) * 2015-03-31 2016-10-10 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 탈산소 장치 및 기판 처리 장치

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