KR20210118871A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20210118871A
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rotary table
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미치마사 후나바시
마사유키 보노
마사히코 고미야마
다카히로 도다
유지 가와이
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가부시키가이샤 제이.이.티.
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Abstract

파티클 등의 이물의 잔류를 적게 하면서 레지스트막의 높은 제거 레이트를 얻을 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다. 하우징(12) 내의 회전 테이블(14)에는, 처리면 S1과 회전 테이블(14)의 상면이 소정의 간격으로 이격되고, 처리면 S1을 하향으로 한 자세로 기판(11)이 고정된다. 회전 테이블(14)과 일체로 기판(11)이 회전하고 있는 동안에, 회전 테이블(14)의 중앙부에 마련한 분출부(16)에서 오존 가스를 분출시킨다. 분출한 오존 가스로 처리면 S1 상의 레지스트막을 제거한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체의 웨이퍼 프로세스에 있어서, 디바이스 구조를 형성하기 위한 에칭 또는 이온 주입 등의 마스크로서 감광성 수지인 레지스트막이 널리 사용되고 있다. 즉, 기판의 처리면에 형성된 레지스트막을 마스크로서 에칭이나 이온 주입 등을 행한 후에, 기판의 처리면으로부터 레지스트막을 제거한다.
레지스트막의 제거 방법으로는, 황산과 과산화수소의 혼합액(황산과수)을 사용하는 것이 널리 사용되고 있다. 또한, 환경에 대한 영향이 작은 오존(O3)수를 사용하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조). 나아가, 오존이나 플라스마에 의해 레지스트막을 제거하는 방법이나, 플라스마로 레지스트막의 표면의 강고한 변질층을 제거한 후, 나머지 레지스트막을 약액으로 제거해 그 후에 순수 등으로 처리면을 씻어내는 방법이 알려져 있다(특허 문헌 2 참조). 오존 가스나 플라스마로 레지스트막을 제거하는 경우에는, 처리 장치 내에 기판을 반입하고, 처리면을 상향으로 하여 적재된 기판에 대하여, 상방으로부터 오존 가스를 분사하거나, 혹은 플라스마를 조사하여 레지스트막의 애싱을 행한 후에, 기판을 처리 장치로부터 약액 처리 장치에 이송하고, 약액 처리 장치에서 약액에 의한 처리와 순수에 의한 세정을 행하고 있다.
국제 공개 제2010/140581호 일본 특허 공개 제2009-218548호 공보
오존(O3)수를 사용하는 레지스트막의 제거 방법은, 환경에 대한 영향이 작지만 레지스트막의 제거 레이트가 낮고, 1매의 기판에 대한 처리 시간이 길어진다는 문제가 있었다. 한편, 상기와 같은 오존 가스나 플라스마에 의한 레지스트막의 제거 방법은, 파티클 등의 이물이 기판의 처리면에 많이 잔류하고, 최종적으로는 약액이나 순수에서의 충분한 세정이 필요해지기 때문에, 처리 시간이 길어진다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 파티클 등의 이물의 잔류를 적게 하면서 레지스트막의 높은 제거 레이트를 얻을 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 기판 처리 장치는, 연직축 둘레에 회동 가능하게 배치되고, 기판의 처리면에 대한 처리 시에 회전되는 회전 테이블과, 상기 회전 테이블에 마련되어, 상기 처리면을 하향으로 하여 상기 회전 테이블의 상면과 이격된 상태에서 상기 기판을 수평으로 보유 지지하고, 상기 회전 테이블과 일체로 회전하는 기판 보유 지지부와, 상기 회전 테이블에 보유 지지된 상기 기판의 상기 처리면보다도 하측에 고정되어 있고, 상기 회전 테이블의 중앙부에 배치되고, 공급되는 유체를 분출하여 상기 처리면에 공급하는 하나 또는 복수의 노즐을 갖는 분출부와, 상기 회전 테이블의 회전 중에, 상기 분출부에 대해 상기 유체로서 오존 가스를 공급하는 오존 가스 공급부를 구비하는 것이다.
본 발명의 기판 처리 방법은, 기판의 처리면을 하향으로 함과 함께 수평하게 하고, 연직축 둘레로 회동 가능한 회전 테이블의 상면으로부터 이격된 상태에서 상기 기판을 상기 회전 테이블에 마련한 기판 보유 지지부에서 보유 지지하는 기판 보유 지지 공정과, 상기 기판과 일체로 상기 회전 테이블을 회전시키는 회전 공정과, 상기 회전 테이블의 중앙부로부터 회전 중인 상기 회전 테이블과 상기 기판 사이에 오존 가스를 분출하여 상기 처리면에 공급하는 오존 가스 공급 공정을 갖는 것이다.
본 발명에 의하면, 회전 테이블과, 이 회전 테이블과 일체로 회전 중인 처리면을 하향으로 한 기판과의 사이에 회전 테이블의 중앙부로부터 오존 가스를 분출하여 처리면에 공급하도록 하므로, 높은 제거 레이트를 얻으면서 파티클 등의 이물의 잔류를 적게 할 수 있다.
도 1은 기판 처리 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 분출부의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은 레지스트막을 제거하는 수순을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 분출부로서 노즐 헤드를 4개 마련한 예를 도시하는 설명도이다.
도 5는 분출부로서 분출 방향, 분출량, 분출하는 유체의 퍼짐이 다른 2개의 노즐을 갖는 하나의 노즐 헤드를 마련한 예를 도시하는 설명도이다.
도 6은 분출부로서 분출 방향, 분출량, 분출하는 유체의 퍼짐이 다른 2개의 노즐을 갖는 2개의 노즐 헤드를 마련한 예를 도시하는 설명도이다.
도 1에 있어서, 기판 처리 장치(10)는, 기판(11)에 형성된 레지스트막(도시 생략)을 제거하는 것이다. 이 기판 처리 장치(10)는, 오존 가스를 사용하여 레지스트막을 제거하는 드라이 모드와, 드라이 모드 후에 처리액을 사용하여 기판(11)에 잔류하고 있는 파티클 등의 이물의 제거를 행하는 웨트 모드를 갖고 있다. 기판(11)은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판이다. 이 예에서는, 각종 반도체 소자, 회로가 형성되는 기판(11)의 한쪽 면이 처리 대상으로 되는 처리면 S1이며, 기판 처리 장치(10)는, 이 처리면 S1에 형성되어 있는 레지스트막을 제거한다.
기판 처리 장치(10)는, 하우징(12), 회전 테이블(14), 로딩 기구(15), 분출부(16), 공급부(17), 할로겐 램프 히터(18), 배출부(19) 등을 구비하고 있고, 각 부는, 제어부(도시 생략)에 의해 통괄적으로 제어된다. 하우징(12)은, 바닥이 있는 원통상이며, 상부에는 원형상으로 개구된 상부 개구(12a)가 마련되어 있다. 상부 개구(12a)는, 기판(11)보다도 큰 직경으로 형성되어 있고, 이 상부 개구(12a)를 통하여, 하우징(12)에 대한 기판(11)의 출입을 행한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 이 예에서는, 상부 개구(12a)가 하우징(12) 내에 외기를 취입하는 취입구로 되어 있다.
하우징(12) 내에는, 원반상의 회전 테이블(14)이 수용되어 있다. 또한, 이 하우징(12)에는, 기판(11)이 수용된다. 회전 테이블(14)은, 연직된 회전축 Z 둘레로 회동 가능하게 되어 있고, 그 상면을 수평하게 한 상태에서 회동한다. 회전 테이블(14)은, 구동축(21)의 상단부에 고정되어 있다. 이 구동축(21)은, 회전 테이블(14)과 동축으로 되어 있다. 구동축(21)은, 하우징(12)의 저면(12b)을 그 두께 방향(상하 방향)으로 관통하고 있고, 저면(12b)의 개구부에 마련한 베어링(22)에 의해 회동 가능하게 지지되어 있다. 구동축(21)의 하부에 풀리(23)가 고정되어 있다. 이 풀리(23)와, 전동 모터(24)의 회전축에 장착된 풀리(25)와의 사이에 벨트(26)가 걸려 있다. 이에 의해, 전동 모터(24)가 구동되면, 구동축(21)과 회전 테이블(14)이 일체로 회전한다. 회전 테이블(14)은, 드라이 모드의 개시부터 웨트 모드의 종료까지 계속적으로 회전된다. 전동 모터(24)의 속도를 증감함으로써, 회전 테이블(14)의 회전 속도가 조절된다.
구동축(21)은, 그 내부에 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍(21a)이 형성되어 있다. 또한, 회전 테이블(14)의 중앙부에는, 관통 구멍(21a)과 연접한 관통 구멍(14a)이 형성되어 있다. 관통 구멍(14a) 및 관통 구멍(21a)에는, 통형상의 고정축(28)이 배치되어 있다. 고정축(28)은, 하우징(12) 등과 함께 외부의 프레임 등에 고정되어 있다. 따라서, 회전 테이블(14) 및 구동축(21)은, 고정축(28)의 둘레를 회전한다. 고정축(28)의 중공부(28a)는, 공급관(31a 내지 31c)(도 2 참조)을 포함하는 공급관부(31)가 통하고 있다.
회전 테이블(14)의 상면에는, 기판(11)을 보유 지지하는 기판 보유 지지부(32)가 마련되어 있다. 기판 보유 지지부(32)는, 회전 테이블(14)의 주연부에 마련된 복수의 보유 지지구(32a)를 포함한다. 복수의 보유 지지구(32a)는, 회전 테이블(14)의 둘레 방향으로 소정의 간격으로 배열되어 있다. 각 보유 지지구(32a)는, 회전 테이블(14)과 일체로 회전한다. 또한, 도 1에서는, 2개의 보유 지지구(32a)만을 도시하고 있지만, 실제로는 예를 들어 6개의 보유 지지구(32a)가 마련되어 있다.
보유 지지구(32a)는, 예를 들어 그 선단에 단차부가 형성되어 있고, 각 보유 지지구(32a)의 단차부의 각각에 기판(11)의 주연부가 놓인다. 이에 의해, 기판 보유 지지부(32)에 의해, 기판(11)이 회전 테이블(14)의 상면과 소정의 간격을 두고 평행 즉 수평으로 지지된다. 또한, 각 보유 지지구(32a)가, 각각 기판(11)을 그 직경 방향으로 이동함으로써, 각 보유 지지구(32a)에 의해 기판(11)이 끼움 지지된다. 이와 같이 기판(11)이 기판 보유 지지부(32)에 보유 지지되어, 회전 테이블(14)과 동축으로 고정된다. 이와 같이 고정된 기판(11)은, 회전 테이블(14)과 일체로 회전한다. 상기 기판 보유 지지부(32)의 구성은 일례이며, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판(11)의 처리면 S1측의 주연부에 맞닿아 기판(11)과 회전 테이블(14)에 간격을 규정하는 복수의 핀과, 기판(11)을 직경 방향으로 끼움 지지하여 고정하는 복수의 핀으로 기판 보유 지지부(32)를 구성해도 된다.
기판(11)과 회전 테이블(14)의 상면과의 간격은, 예를 들어 25mm 정도로 설정된다. 이 간격은, 바람직하게는 1mm 내지 50mm의 범위 내, 보다 바람직하게는 10mm 내지 30mm의 범위 내이다. 간격이 1mm 이상이면, 기판(11)과 회전 테이블(14)의 접촉을 용이하게 방지할 수 있다. 또한, 간격을 1mm 혹은 수mm 정도로 함으로써, 기판(11)과 회전 테이블(14) 사이에 적은 공급량으로 고속인 오존 가스의 가스류를 형성하는 것이 가능하다. 간격이 50mm 이하에서는 기판(11)과 회전 테이블(14) 사이를 고농도의 오존 가스로 채우는 것이 용이하다. 또한, 10mm 이상이면, 오존 가스의 가스류 균일화가 용이하고, 30mm 이하에서는 더 높은 오존 가스 농도의 유지가 용이하다.
기판(11)의 출입은, 로딩 기구(15)에 의해, 상술한 바와 같이 상부 개구(12a)를 통하여 행해진다. 로딩 기구(15)는, 수납 카세트(도시 생략)로부터 처리 대상으로 되는 기판(11)을 취출하고, 기판 보유 지지부(32)가 지지하는 위치까지 기판(11)을 이동한다. 수납 카세트에는, 기판(11)은, 처리면 S1이 상향이 되는 자세로 수납되어 있다. 이 때문에, 로딩 기구(15)는, 수납 카세트로부터 기판(11)을 취출한 후, 기판(11)의 상하를 반전하여 처리면 S1을 하향으로 한다. 또한, 로딩 기구(15)는, 처리 후의 기판(11)을 하우징(12) 내로부터 취출한 후, 기판(11)의 상하를 반전하여 처리면 S1을 상향으로 하고 나서, 기판(11)을 수납 카세트로 되돌린다.
회전 테이블(14)의 중앙부에, 공급되는 유체를 분출하는 분출부(16)가 배치되어 있다. 분출부(16)에 공급되는 유체로서는, 레지스트막을 제거하기 위한 오존 가스, 기판(11)을 냉각하기 위한 냉각용 가스로서의 산소 가스, 처리면 S1의 파티클 등의 이물을 제거하기 위한 약액, 처리면 S1을 세정하는 순수가 있다. 이 예에서는, 약액과 순수가 처리액이다. 분출부(16)는, 기판 보유 지지부(32)에 보유 지지한 기판(11)의 처리면 S1보다도 낮은 위치에 마련되어 있다. 공급관부(31)는, 일단이 분출부(16)에 접속되고, 타단이 공급부(17)에 접속되어 있다. 공급부(17)는 오존 가스, 산소 가스, 약액 및 순수를 공급한다. 이에 의해, 분출부(16)는, 오존 가스, 산소 가스, 약액 및 순수를 선택적으로 분출한다.
하우징(12)의 상방에 할로겐 램프 히터(18)가 배치되어 있다. 할로겐 램프 히터(18)는, 하향으로 적외선을 방사하는 자세로 마련되어 있다. 이 할로겐 램프 히터(18)는, 이동 기구(34)에 의해, 도 1에 도시되는 바와 같이, 상부 개구(12a)의 상방에 배치되어 기판(11)을 가열하는 가열 위치와, 상부 개구(12a)로부터 기판(11)의 출입을 행하기 위해 상부 개구(12a)의 상방으로부터 퇴피된 퇴피 위치 사이에서 수평 방향으로 이동한다. 가열 위치에 있어서의 할로겐 램프 히터(18)는, 상부 개구(12a)의 주연과의 사이에 작은 간극을 형성하는 높이에 배치된다. 또한, 도 1에서는, 도시의 편의상, 가열 위치에 있어서의 할로겐 램프 히터(18)와 상부 개구(12a)의 주연 사이의 간극을 과장하여 도시하고 있다. 또한, 이 예에서는, 할로겐 램프 히터(18)를 수평 방향으로 이동하여 가열 위치와 퇴피 위치로 하고 있지만, 기판(11)의 출입에 지장이 없도록 상부 개구(12a)로부터 상방으로 이격된 위치를 퇴피 위치로 하여 할로겐 램프 히터(18)를 이동 기구(34)에 의해 상하 방향으로 이동하도록 해도 된다.
기판(11)에 각종 처리를 행할 때에는, 할로겐 램프 히터(18)는, 이동 기구(34)에 의해 가열 위치로 된다. 가열 위치의 할로겐 램프 히터(18)는, 그것의 바로 밑에 있는 기판(11)의 배면 S2(처리면 S1과 반대측 면)에, 상부 개구(12a)를 통하여 적외선을 조사하여 기판(11)을 가열한다. 할로겐 램프 히터(18)는, 오존 가스로 기판(11)에 처리를 행할 때 점등되어 적외선을 조사한다. 할로겐 램프 히터(18)와 배면 S2 사이에 장애물이 없기 때문에, 기판(11)을 효율적으로 가열할 수 있다. 기판(11)을 가열함으로써, 오존에 의한 레지스트막의 산화 분해를 촉진한다.
또한, 이 예에서는, 히터로서 할로겐 램프 히터(18)를 사용하고 있지만, 다른 각종 히터를 사용해도 된다. 또한, 할로겐 램프 히터(18)를 상부 개구(12a)로부터 상방으로 충분히 이격하여 배치할 수 있는 경우는, 이동 기구(34)를 생략하여 할로겐 램프 히터(18)의 위치를 고정해도 된다.
하우징(12) 내에는, 가이드 통(35)이 마련되어 있다. 이 예에 있어서의 가이드 통(35)은, 그 상부가 상방을 향하여 직경이 점감하는 테이퍼 형상을 한 통형상이다. 가이드 통(35)은, 예를 들어 하우징(12)에 고정되어 있고, 그 축심이 회전 테이블(14)의 회전 중심과 일치하도록 조정되어 있다. 또한, 가이드 통(35)의 하단은, 하우징(12)의 저면(12b)에 달하고 있다. 가이드 통(35)의 상부의 개구(35a) 내에 회전 테이블(14)이 배치되어 있다. 개구(35a)의 내경은, 회전 테이블(14)의 외경보다도 약간 큰 정도이고, 회전 테이블(14)과 가이드 통(35) 사이의 간극을 작게 하고 있다. 이 가이드 통(35)은, 하우징(12)과의 사이에 배기의 루트를 형성한다. 또한, 이 가이드 통(35)을 마련함으로써, 회전 테이블(14)의 회전에 의한 파티클의 감겨올라감을 방지하여, 파티클의 기판(11)에의 부착을 억제하고, 또한 처리액이나 그 기화물이 구동축(21)이나 베어링(22) 등의 기구부에 흐르는 것을 방지한다.
배출부(19)는, 상술한 취입구로서의 상부 개구(12a), 하우징(12)의 저면(12b)에 형성된 배출구(37), 흡인기(38) 등으로 구성된다. 흡인기(38)로서는, 예를 들어 펌프가 사용되어 있고, 배관(39)을 통하여 배출구(37)에 접속되어 있다. 배출부(19)는, 흡인기(38)의 구동에 의해, 기판(11)과 회전 테이블(14) 사이 및 상부 개구(12a)보다도, 배출구(37)의 압력을 작게 하는 압력차를 생기게 한다. 이에 의해, 기판(11)과 회전 테이블(14) 사이로부터 유출되는 각종 가스, 처리액이나 그 비말, 나아가 처리에 의해 생기는 파티클 등의 이물을 효율적으로 배출구(37)로 유도하여 하우징(12)의 외부로 배출한다. 흡인기(38)에는, 분리 기구가 마련되어 있고, 배출구(37)로부터 흡인된 기체와 액체를 분리하여 배출한다.
또한, 상기 압력차에 의해, 상부 개구(12a)로부터 하우징(12) 내에 외기를 취입함으로써, 상부 개구(12a)로부터 하우징(12)과 가이드 통(35) 사이를 지나 배출구(37)로 향하는 기류(도 1의 화살표 F)를 형성한다. 이에 의해, 오존 가스, 처리액이나 처리액의 기화물, 파티클 등의 이물이 상부 개구(12a)를 통하여 하우징(12)의 외부로 누출되는 것을 방지함과 함께, 기판(11)과 회전 테이블(14) 사이로부터 유출되는 각종 가스, 처리액, 파티클 등의 이물을 효율적으로 배출구(37)로 유도해 하우징(12)의 외부로 배출한다.
상부로부터 하부를 향하여 흐르는 기류에서, 기판(11)과 회전 테이블(14) 사이로부터 유출되는 기체, 액체, 파티클 등을 배출구(37)로 유도하는 관점에서는, 배출부(19)를 구성하는 취입구는, 기판 보유 지지부(32)에 보유 지지된 기판(11)의 처리면 S1보다도 높은 위치에 마련하면 된다. 또한, 기판(11)과 회전 테이블(14) 사이에서 유출되는 기체, 액체, 파티클 등을 배출구(37)로 유도하는 관점에서는, 배출구(37)는 회전 테이블(14)의 상면보다도 낮은 위치에 마련하면 된다. 따라서, 예를 들어 처리 중에 상부 개구(12a)를 기밀하게 막는 구성으로 한 경우에는, 하우징(12)의 측면의 기판 보유 지지부(32)에 보유 지지된 기판(11)의 처리면 S1보다도 높은 위치에, 취입구로서의 하나 또는 복수의 개구를 마련해도 된다. 또한, 하우징(12)을 관통한 파이프의 일단의 개구로부터 하우징(12) 내로 외기를 도입하는 구성으로 해도 되고, 이 경우에는 파이프의 일단의 개구를 기판 보유 지지부(32)에 보유 지지된 기판(11)의 처리면 S1보다도 높은 위치로 하면 된다. 마찬가지로, 예를 들어 하우징(12)의 측면의 회전 테이블(14)의 상면보다도 낮은 위치에 배출구(37)를 마련해도 된다. 또한, 기체와 액체를 분리하여 하우징(12) 밖으로 배출하는 구성으로 해도 된다. 또한, 상부 개구(12a)를 기밀하게 막는 구성으로 하는 경우, 상부 개구(12a)를 적외선의 투과율이 높은, 예를 들어 석영 유리로 막는 것으로, 할로겐 램프 히터(18) 등을 사용하여 하우징(12)의 외측으로부터 기판(11)을 가열할 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 이 예에서는, 분출부(16)로서, 고정축(28)의 상단에 고정되어 회전 테이블(14)의 상측에 배치된 2개의 노즐 헤드(41)가 마련되어 있다. 각 노즐 헤드(41)는, 회전 테이블(14)의 회전축 Z를 사이에 끼우도록 배치되어 있다. 노즐 헤드(41)는, 상측을 향하도록 경사진 측면(41a)을 갖는 원뿔대 형상이며, 그 내부에는 중공부(41b)가 형성되어 있다. 또한, 측면(41a)에는, 중공부(41b)에 공급되는 유체를 기판(11)의 처리면 S1을 향하여 분출하는 노즐(43)이 형성되어 있다. 이 예에서는, 측면(41a)의 회전축 Z와 역으로 향하는 부분에, 각 노즐 헤드(41)에 1개의 노즐(43)이 형성되어 있다. 각 노즐(43)은, 각각 비스듬하게 상부 방향으로 기체 또는 액체를 분출한다.
공급부(17)는, 오존 가스 공급부(17a), 산소 가스 공급부(17b), 약액 공급부(17c), 순수 공급부(17d)를 갖고 있다. 오존 가스 공급부(17a)는, 드라이 모드에 있어서 공급관(31a)을 통하여 각 노즐 헤드(41)의 중공부(41b)에 오존 가스를 공급한다. 오존 가스는, 상술한 바와 같이 레지스트막을 애싱하여 제거하기 위해 공급된다. 산소 가스 공급부(17b)는, 오존 가스와 같은 공급관(31a)을 통하여 각 노즐 헤드(41)의 중공부(41b)에 산소 가스를 공급한다. 산소 가스는, 드라이 모드에서 오존 가스의 공급 정지 후에 공급된다. 이 산소 가스는, 가열되어 고온으로 된 기판(11)을, 계속되는 웨트 모드에서의 처리에 적합한 온도로까지 냉각하는 냉각용 가스로서 사용된다.
또한, 이 예에서는, 오존 가스 공급부(17a)와 산소 가스 공급부(17b)를 사용하고 있지만, 오존 가스 공급부(17a)를 산소 가스 공급원으로부터 공급되는 산소 가스를 오존화하는 오조나이저로 구성하고, 산소 가스 공급부(17b)를 생략해도 된다. 이 경우, 오조나이저를 오프로 함으로써 오존 가스 공급부(17a)로부터 냉각용 가스로서의 산소 가스를 공급할 수 있다. 냉각용 가스는, 산소 가스에 한정되지 않고, 불활성 가스(예를 들어 질소 가스) 등을 사용해도 된다. 산소 가스 이외의 냉각용 가스를 사용하는 경우에는, 오존 가스를 공급하는 공급관(31a)과는 다른 공급관을 마련하고, 이를 사용하여 냉각용 가스를 노즐 헤드(41)에 공급하는 것이 바람직하다.
약액 공급부(17c)는, 웨트 모드에서 공급관(31b)을 통하여 각 노즐 헤드(41)의 중공부(41b)에 약액을 공급한다. 약액으로서는, 처리면 S1의 파티클을 제거하기 위한 예를 들어 과산화수소와 암모니아의 혼합 수용액인 SC1(Standard Clean 1)이 사용된다. 순수 공급부(17d)는, 기판(11)의 처리면 S1을 세정(순수 린스)하기 위해, 공급관(31c)을 통하여 각 노즐 헤드(41)의 중공부(41b)에 순수를 공급한다. 이 순수의 공급은, 웨트 모드에서 약액의 공급 정지 후에 행한다.
오존 가스나 약액 등의 유체를 처리면 S1에 균일하게 공급하는 분출 방향, 유체의 분출량 및 분출하는 유체의 퍼짐이 되도록, 각 노즐 헤드(41)의 노즐(43) 및 각 노즐 헤드(41)로의 공급부(17)로부터의 유체의 공급량이 조정되고 있다.
또한, 오존 가스 공급부(17a), 산소 가스 공급부(17b), 약액 공급부(17c), 순수 공급부(17d)를 공통된 공급관을 통하여 각 노즐 헤드(41)에 접속하는 구성으로 할 수도 있다. 오존 가스의 공급에 의해 공급관에 잔류하고 있는 처리액이 노즐(43)로부터 분출하는 것을 방지하거나, 혹은 그 방지를 위한 기구를 생략할 수 있는 점, 각 노즐 헤드(41)의 공급량을 독립적으로 조정할 수 있는 점 등으로부터, 상기와 같이 별개의 공급관을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 구성의 작용에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 처리의 수순은 일례이며, 처리의 수순을 한정하는 것은 아니다. 흡인기(38)는, 상시 구동되어 있고, 하우징(12) 내의 흡인이 된 상태로 되어 있다. 할로겐 램프 히터(18)가 이동 기구(34)에 의해 퇴피 위치로 이동된 상태로 된다. 이후에, 도 3에 도시하는 바와 같이, 로딩 기구(15)에 의해 카세트로부터 처리 대상으로 되는 기판(11)이 취출된다(스텝 ST1). 기판(11)은, 카세트에 처리면 S1이 상향이 되도록 수납되어 있으므로, 로딩 기구(15)는, 취출한 기판(11)을 180°반전시켜, 처리면 S1을 하향으로 한다(스텝 ST2).
로딩 기구(15)에 의해, 반전된 기판(11)은, 상부 개구(12a)를 통하여 하우징(12) 내의 회전 테이블(14) 상으로 이동되고, 그 기판(11)의 주연이 각 보유 지지구(32a)의 단차에 적재된다. 기판(11)에 대한 로딩 기구(15)의 보유 지지가 해제된 후, 각 보유 지지구(32a)가 작동되고, 각 보유 지지구(32a)에 의해 기판(11)이 보유 지지된 상태가 된다(스텝 ST3). 이에 의해, 기판(11)은, 처리면 S1을 하향으로 하고, 또한 회전 테이블(14)의 상면과 소정 간격을 두고, 또한 처리면 S1을 회전 테이블(14)의 상면과 평행인 상태로 해서, 회전 테이블(14) 상에 고정된다.
기판(11)의 고정 후, 할로겐 램프 히터(18)가 이동 기구(34)에 의해 가열 위치로 이동된다. 이후, 전동 모터(24)가 구동되고, 회전 테이블(14)이 기판(11)과 일체로 회전을 개시한다(스텝 ST4).
회전 테이블(14)의 회전 개시 후, 오존 가스 공급부(17a)가 오존 가스의 공급을 개시한다(스텝 ST5). 이 때, 오존 가스의 유량은, 예를 들어 2L(리터)/분 내지 20L/분의 범위 내로 되도록 조정된다. 또한, 할로겐 램프 히터(18)가 점등된다(스텝 ST6). 이 할로겐 램프 히터(18)의 점등에 의해, 기판(11)이 배면 S2측으로부터 소정의 온도로까지 가열된다. 이 때의 기판(11)의 온도는, 예를 들어 150℃ 내지 450℃의 범위 내가 된다.
오존 가스 공급부(17a)로부터의 오존 가스는, 공급관(31a)을 통하여 각 노즐 헤드(41)에 공급된다. 이에 의해, 오존 가스가 각 노즐 헤드(41)의 노즐(43)로부터, 각각 기판(11)의 처리면 S1을 향하여 분출한다. 노즐(43)로부터 분출된 오존 가스는, 기판(11)의 회전에 의해 둘레 방향으로 퍼지면서, 기판(11)의 외주를 향하여 흐른다. 이에 의해, 처리면 S1의 전체면이 노즐(43)로부터 분출된 오존 가스에 노출된다. 처리면 S1의 레지스트막은, 이와 같이 하여 오존 가스에 노출되면, 그 부분이 오존으로 산화 분해되어 점차 분해되어 제거된다. 또한, 할로겐 램프 히터(18)에 의해 기판(11)이 가열되기 때문에, 오존에 의한 레지스트막의 산화 분해가 촉진된다. 기체인 오존 가스는, 오존수 등의 액체와 비교하여 열전도율이 작기 때문에, 기판(11)의 온도가 저하되기 어렵고, 레지스트막의 산화 분해 촉진이 효과적으로 이루어진다.
오존 가스가 레지스트막과 반응하여 생성되는 가스 및 미반응의 오존을 포함하는 가스는, 기판(11)의 외주에 도달하면, 압력차에 의해 배출구(37)로 유도되어 배출된다. 따라서, 오존이 레지스트막과 반응하여 생성되는 가스나 미반응의 오존 가스가 상부 개구(12a)로부터 하우징(12)의 외측으로 누출되지는 않는다.
또한, 처리면 S1이 하향이 되어 있는 점에서, 처리면 S1에서 생긴 파티클 등의 이물이 처리면 S1에 잔류되기 어렵다. 처리면 S1로부터 떨어진 파티클 등은, 회전 테이블(14) 상에 낙하하고, 혹은 상술한 가스와 함께 기판(11)의 외측으로 운반되어, 배출구(37)로부터 배출된다.
오존 가스의 공급 개시부터 소정 처리 시간이 경과하면(스텝 ST7에서 「예」), 할로겐 램프 히터(18)가 소등됨과 함께(스텝 ST8), 오존 가스의 공급이 정지되고, 산소 가스 공급부(17b)로부터의 산소 가스의 공급이 개시된다(스텝 ST9). 소정 처리 시간은, 레지스트막을 완전히 제거할 수 있는 시간으로서 미리 설정되어 있다. 상기와 같이 처리면 S1이 하향이며 파티클 등의 이물이 처리면 S1에 머무르기 어려우므로, 이 오존 가스에 의해 처리가 종료된 단계에 있어서, 처리면 S1에 있어서의 파티클 등의 이물의 잔류가 적다.
산소 가스 공급부(17b)로부터의 산소 가스는, 공급관(31a)을 통하여 각 노즐 헤드(41)에 공급되고, 각 노즐 헤드(41)의 노즐(43)으로부터 분출한다. 이와 같이 산소 가스를 공급하면서, 기판(11)과 회전 테이블(14)의 회전을 계속함으로써, 기판(11)이 다음 웨트 모드에서의 처리에 적합한 규정 온도에까지 효율적으로 냉각된다. 또한, 기판(11)과 회전 테이블(14)의 회전 중에, 그들 사이에 산소 가스를 공급함으로써, 하우징(12)의 내벽에 부착되어 박리된 파티클 등의 이물을 기판(11)과 회전 테이블(14) 사이에 인입하는 것이 억제된다. 이 결과, 기판(11)의 냉각 시에 처리면 S1에 파티클 등의 이물이 부착되는 것이 방지된다.
기판(11)이 규정 온도(예를 들어 100℃ 정도)로 까지 냉각되면(스텝 ST10에서 「예」), 산소 가스의 공급이 정지되어(스텝 ST11), 웨트 모드로 이행한다. 기판(11)의 온도는, 예를 들어 비접촉의 온도 센서(도시 생략)로 계측된다. 또한, 기판(11)의 온도가 규정 온도까지 냉각되는 데에 필요한 시간이 경과한 시점에서, 웨트 모드로 이행해도 된다.
웨트 모드에서는, 먼저 파티클의 제거를 위해 약액 처리가 행해진다(스텝 ST12). 또한, 웨트 모드에서도, 기판(11)의 회전은 계속된다. 약액 처리에서는, 약액 공급부(17c)로부터의 약액이 공급관(31b)을 통하여 각 노즐 헤드(41)에 공급된다. 약액은, 그 종류에 따라 가온된다. 공급된 약액은, 각 노즐 헤드(41)의 노즐(43)으로부터 기판(11)의 처리면 S1을 향하여 분출한다. 이에 의해, 처리면 S1에 약액이 공급되고, 그 약액이 기판(11)의 회전에 의해, 처리면 S1 상에서 둘레 방향으로 퍼지면서, 기판(11)의 외주를 향하여 흐른다. 이와 같이 하여, 처리면 S1의 전체면에 약액이 공급되고, 처리면 S1 상의 파티클이 제거된다.
상술한 바와 같이 처리면 S1에 있어서의 파티클 등의 이물의 잔류가 적으므로, 약액의 처리 시간을 짧게 할 수 있다. 예를 들어, 약액이 SC1인 경우에는, SC1을 40℃ 내지 80℃로 가온하여 공급하고, 10초 내지 60초의 처리 시간에서 약액의 공급을 정지한다.
약액 처리의 후에, 순수 린스 처리(스텝 ST13)를 행한다. 순수 공급부(17d)로부터 공급관(31c)을 통하여 각 노즐 헤드(41)에 순수가 공급되고, 각 노즐 헤드(41)의 노즐(43)로부터 기판(11)의 처리면 S1을 향하여 순수가 분출한다. 이에 의해, 처리면 S1에 순수가 공급되고, 그 순수는, 기판(11)의 회전에 의해, 처리면 S1 상에서 둘레 방향으로 퍼지면서, 기판(11)의 외주를 향하여 흐른다. 이와 같이 하여, 처리면 S1의 전체면에 순수가 공급되어 세정된다. 소정 시간의 경과 후에 순수의 공급이 정지된다.
상기 약액 처리 및 순수 린스 처리에서는, 약액 및 순수가 노즐(43)로부터 직접 혹은 처리면 S1로부터 떨어져서 회전 테이블(14)의 상면에도 공급되고, 회전 테이블(14)의 상면으로 퍼진다. 이 때문에, 기판(11)과 마찬가지로, 회전 테이블(14)의 상면에 대해서도, 부착된 파티클 등의 이물의 제거와 순수에 의한 세정이 행해진다. 또한, 각 보유 지지구(32a)에 대해서도, 마찬가지로, 부착된 파티클 등의 이물의 제거와 순수에 의한 세정이 행해진다. 회전하는 기판(11) 및 회전 테이블(14)로부터 비산된 약액 및 순수가 하우징(12)의 내벽에 충돌한다. 이 때문에, 하우징(12)의 내벽에 부착된 파티클 등의 이물의 제거와 순수에 의한 세정이 행해진다. 이와 같이 하여, 기판 처리 장치(10)는, 웨트 모드 하에 있어서, 기판(11)의 처리와 동시에, 하우징(12)의 내부가 셀프 클리닝된다.
순수 린스 처리 후, 회전 테이블(14)의 회전 속도, 즉 기판(11)의 회전 속도가 증대되고, 기판(11)의 스핀 건조가 행해진다(스텝 ST14). 이에 의해, 기판(11)의 양면에 부착되어 있는 순수가 원심력으로 비산되어, 기판(11)이 건조된다. 이 때, 회전 테이블(14)의 상면, 각 보유 지지구(32a)도 마찬가지로 건조된다.
또한, 약액 처리, 순수 린스 처리 및 스핀 건조에서, 기판(11)이나 회전 테이블(14)로부터 흘러 나온 약액 및 순수, 나아가 하우징(12)의 내벽에 부착되어 흘러내리는 약액 및 순수는, 배출구(37)에 흡인되어 배출된다. 또한, 약액 및 순수가 미세한 비말이 발생해도, 그 비말은 상부 개구(12a)로부터의 기류에 의해 배출구(37)로 유도된다. 이 때문에, 약액 및 순수의 비말이 상부 개구(12a)로부터 누출되지는 않는다.
스핀 건조가 완료되면, 전동 모터(24)를 정지하고, 회전 테이블(14) 및 기판(11)의 회전을 정지한다(스텝 ST15). 보유 지지구(32a)에 의한 기판(11)의 보유 지지를 해제하고 나서(스텝 ST16), 로딩 기구(15)에 의해 상부 개구(12a)를 통하여 기판(11)을 취출한다(스텝 ST17). 로딩 기구(15)는, 기판(11)을 반전하여 처리면 S1을 상향으로 하고(스텝 ST18), 기판(11)을 카세트에 수납한다(스텝 ST19).
이상과 같이 하여, 1매의 기판(11)에 대한 처리가 종료되고, 이 후에 마찬가지의 수순으로 새로운 기판(11)에 대한 처리를 행한다. 상기와 같이 회전 테이블(14)이나 하우징(12)의 내부 셀프 클리닝이 완료되어 있기 때문에, 새로운 기판(11)의 처리를 즉시 행할 수 있다.
상기 기판 처리 장치(10)는, 상기와 같이 오존 가스에 의한 처리와 처리액에 의한 각 처리를 동일 하우징(12) 내에서 행하기 때문에, 각각의 처리를 위한 하우징이나 장치를 마련하는 것은 불필요하고, 또한 그들 장치간에서 기판을 이송하는 반송 장치도 불필요하다.
상기 예에 있어서의 분출부는, 2개의 노즐 헤드로 구성되지만, 분출부의 구성은 그것에 한정되지 않고, 1개 또는 3개 이상이어도 되고, 노즐의 개수도 하나 또는 복수여도 된다. 예를 들어, 도 4는, 고정축(28)의 상단에 분출부(16)로서 4개의 노즐 헤드(54)를 마련하고, 각 노즐 헤드(54)에 각각 1개의 노즐(43)을 마련하고 있다. 예를 들어, 각 노즐(43)은, 유체를 분출하는 방향이 90°씩 어긋나 있다. 도 5는, 분출부(16)로서 1개의 노즐 헤드(55)를 마련하고, 노즐 헤드(55)에 유체의 분출 방향, 분출량과 분출하는 유체의 퍼짐이 다른 2개의 노즐(43a, 43b)을 마련하고 있다. 상대적으로, 노즐(43a)은, 분출량 및 분출하는 유체의 퍼짐이 작고, 노즐(43b)은, 분출량 및 분출하는 유체의 퍼짐이 크게 되어 있다. 또한, 도 6은, 분출부(16)로서의 2개의 노즐 헤드(56)에 2개씩 계4개의 노즐(43c 내지 43f)을 마련하고, 노즐(43c 내지 43f)의 유체의 분출 방향, 분출량 및 분출하는 유체의 퍼짐을 서로 다른 것으로 한 것이다.
상기에서는, 분출부는, 회전 테이블 상에 배치되어 있지만, 기판의 처리면보다도 하측에 배치되어 있으면 되고, 예를 들어 노즐을 형성한 면을 회전 테이블의 상면과 동일한 높이나 낮은 위치로 해도 된다. 또한, 오존 가스 등의 기체를 분출하는 노즐과, 처리액을 분출하는 노즐을 개별적으로 마련해도 된다.
상기의 예에서는, 하우징 내에 1개의 가이드 통을 마련하고 있지만, 상부의 개구의 높이가 다른 복수의 가이드 통을, 회전 테이블의 회전 중심과 각 축심을 일치시켜 마련함과 함께, 회전 테이블을, 각 가이드 통의 상부에 형성한 각 개구 내에서 회전 가능하도록 승강시키는 구성으로 해도 된다. 이 구성에 의하면, 가장 외측의 가이드 통과 하우징 사이, 및 가이드 통과 가이드 통 사이에 기류의 복수의 경로가 형성된다. 이에 의해, 공급하는 가스나 처리액의 종류에 따라, 회전 테이블의 높이를 바꾸어 처리함으로써, 회전 테이블과 기판 사이로부터 유출하는 가스나 처리액을 흘리는 경로를 바꾸어, 그것들을 개별적으로 하우징 밖으로 배출하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이러한 구성에 대해서는, 일본 특허 공개 제2012-209559호 공보, 일본 특허 공개 제2007-180268호 공보에 기재되어 있다.
10: 기판 처리 장치
11: 기판
12: 하우징
12a: 상부 개구
14: 회전 테이블
16: 분출부
17: 공급부
19: 배출부
32: 기판 보유 지지부
43: 노즐

Claims (13)

  1. 연직축 둘레에 회동 가능하게 배치되고, 기판의 처리면에 대한 처리 시에 회전되는 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블에 마련되어, 상기 처리면을 하향으로 하여 상기 회전 테이블의 상면과 이격된 상태에서 상기 기판을 수평으로 보유 지지하고, 상기 회전 테이블과 일체로 회전하는 기판 보유 지지부와,
    상기 회전 테이블에 보유 지지된 상기 기판의 상기 처리면보다도 하측에 고정되어 있고, 상기 회전 테이블의 중앙부에 배치되고, 공급되는 유체를 분출하여 상기 처리면에 공급하는 하나 또는 복수의 노즐을 갖는 분출부와,
    상기 회전 테이블의 회전 중에, 상기 분출부에 대해 상기 유체로서 오존 가스를 공급하는 오존 가스 공급부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오존 가스 공급부로부터 상기 분출부에 오존 가스를 공급하고 있을 때, 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 상기 기판을 상방으로부터 가열하는 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오존 가스 공급부로부터 상기 분출부에 오존 가스의 공급을 행하고, 오존 가스로 상기 처리면을 처리하는 드라이 모드와, 상기 드라이 모드 후에 이행하고, 상기 회전 테이블과 일체로 회전하고 있는 상기 기판의 상기 처리면을 처리액으로 처리하는 웨트 모드를 갖고,
    상기 웨트 모드 하에서 상기 분출부에 상기 유체로서 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 처리액 공급부는, 상기 분출부에 대해, 상기 처리액으로 파티클을 제거하는 약액을 공급하고 나서 순수를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 웨트 모드로 이행하기 전에, 오존 가스 대신에 상기 분출부에 냉각용 가스를 공급하여, 상기 회전 테이블과 일체로 회전하는 상기 기판을 냉각하는 냉각용 가스 공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분출부는, 분출하는 상기 유체의 퍼짐 또는 분출량이 다른 복수의 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 테이블과 함께 상기 기판을 수용하는 하우징과,
    상기 회전 테이블의 상면보다도 낮은 위치에 마련된 배출구를 갖고, 상기 분출부에 오존 가스를 공급하고 있을 때, 상기 회전 테이블에 보유 지지된 상기 기판과 상기 회전 테이블 사이보다도 상기 배출구의 압력을 작게 하는 압력차를 생기게 하는 배출부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 기판의 처리면을 하향으로 함과 함께 수평하게 하고, 연직축 둘레로 회동 가능한 회전 테이블의 상면으로부터 떨어진 상태에서 상기 기판을 상기 회전 테이블에 마련한 기판 보유 지지부에서 보유 지지하는 기판 보유 지지 공정과,
    상기 기판과 일체로 상기 회전 테이블을 회전시키는 회전 공정과,
    상기 회전 테이블의 중앙부로부터 회전 중인 상기 회전 테이블과 상기 기판 사이에 오존 가스를 분출하여 상기 처리면에 공급하는 오존 가스 공급 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 오존 가스 공급 공정 사이에, 상기 기판을 상방으로부터 가열하는 가열 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 오존 가스 공급 공정 후에 이행하고, 상기 회전 테이블의 중앙부로부터 회전 중인 상기 회전 테이블과 상기 기판 사이에 처리액을 분출하여 상기 처리면에 공급하는 처리액 공급 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 처리액 공급 공정은, 상기 처리액으로서 파티클을 제거하는 약액을 공급하고 나서 순수를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 오존 가스 공급 공정의 후에 상기 처리액 공급 공정으로 이행하기 전에, 상기 회전 테이블과 상기 기판의 회전을 계속함과 함께, 상기 회전 테이블과 상기 기판 사이에 냉각용 가스를 공급하여, 상기 기판을 냉각하는 냉각 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리액 공급 공정 후에, 상기 회전 테이블의 회전 속도를 증대하여 상기 회전 테이블 및 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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