KR20210124446A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210124446A
KR20210124446A KR1020217029034A KR20217029034A KR20210124446A KR 20210124446 A KR20210124446 A KR 20210124446A KR 1020217029034 A KR1020217029034 A KR 1020217029034A KR 20217029034 A KR20217029034 A KR 20217029034A KR 20210124446 A KR20210124446 A KR 20210124446A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
ultraviolet
processing space
oxygen concentration
gas
Prior art date
Application number
KR1020217029034A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102654154B1 (ko
Inventor
유타 나카노
다카요시 다나카
히로아키 다카하시
도모미 이와타
Original Assignee
가부시키가이샤 스크린 홀딩스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 filed Critical 가부시키가이샤 스크린 홀딩스
Publication of KR20210124446A publication Critical patent/KR20210124446A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102654154B1 publication Critical patent/KR102654154B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/67034—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for drying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

기판의 표면에 형성되는 미세 구조물의 상호 간의 간극에 있어서도, 유기물을 제거할 수 있는 기판 처리 방법을 제공한다. 기판 처리 방법은, 기판 유지 공정과, 자외선 조사 공정을 구비한다. 기판 유지 공정에 있어서, 표면에 미세 구조물이 형성된 기판을 유지한다. 자외선 조사 공정에 있어서, 기판의 표면과 처리 공간을 사이에 두고 대향하는 자외선 조사기가 기판의 표면에 자외선을 조사한다. 자외선 조사 공정의 적어도 일부 기간에 있어서, 처리 공간에 기체를 공급하여, 처리 공간 내의 산소 농도를 0.3[vol%] 이상 또한 8.0[vol%] 이하의 농도 범위 내로 조정한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
본원은, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 기판(이하, 단순히 「기판」이라고 한다)의 제조 공정에서는, 기판 처리 장치를 이용하여 기판에 대해 다양한 처리가 행해진다. 예를 들면, 표면 상에 레지스트의 패턴이 형성된 기판에 약액을 공급함으로써, 기판의 표면에 대해 에칭 처리(이른바 웨트 에칭)가 행해진다. 이 에칭 처리 후에는, 기판에 순수를 공급하여 표면의 약액을 씻겨내는 린스 처리, 및, 표면의 순수를 제거하는 건조 처리가 행해진다.
다수의 미세한 패턴(이하, 미세 구조물이라고도 부른다)이 기판의 표면에 형성되어 있는 경우에, 린스 처리 및 건조 처리를 순서대로 행하면, 건조 도중에 있어서, 순수의 표면장력이 미세 구조물에 작용하여, 미세 구조물이 도괴될 가능성이 있다. 이 도괴는 미세 구조물의 폭이 좁고 애스펙트비가 높을수록 생기기 쉽다.
이 도괴를 억제하기 위해서, 미세 구조물의 표면을 발수화(소수화)하여 발수막(유기물)을 형성하는 발수화 처리가 제안되고 있다. 이 발수화 처리에서는, 발수제로서 실릴화제가 많이 이용되고 있으며, 실릴화제에 의한 발수 효과를 향상시키기 위해서, 실릴화제에 활성제를 혼합시키는 것도 행해지고 있다.
그 한편으로, 건조 처리 후에는 이 발수막은 불필요해진다. 따라서 종래에는, 유기물을 제거하는 수법도 제안되고 있다(예를 들면 특허문헌 1, 2). 특허문헌 1, 2에서는, 유기물의 제거 장치로서 자외선을 조사하는 자외선 조사 장치가 이용되고 있다. 유기물이 형성된 기판의 주면에 자외선을 조사함으로써, 이 자외선이 유기물에 작용하고, 이 유기물을 분해하여 제거한다.
일본국 특허공개 2011-204944호 공보 일본국 특허공개 2018-166183호 공보
유기물의 분해라고 하는 관점에서는, 광자의 에너지가 높은 자외선, 즉 파장이 짧은 자외선을 채용하는 것이 바람직하다. 광자의 에너지가 높을수록, 보다 많은 종류의 분자 결합을 절단할 수 있어, 유기물을 신속하게 분해할 수 있기 때문이다.
그 한편으로, 기판 상의 패턴은 미세화되어 있다. 즉, 미세 구조물의 폭은 좁아짐과 더불어, 미세 구조물의 상호 간의 간극도 좁아지고 있다. 이와 같이 미세 구조물의 간극이 좁아지면, 파장이 짧은 자외선일수록, 이 간극에 들어가기 어려워진다. 파장이 짧은 자외선은 회절되기 어렵기 때문이다. 이와 같이 자외선이 당해 간극에 들어가기 어려운 경우에는, 당해 간극에 존재하는 유기물에 자외선이 작용하기 어렵다. 이에 의해, 유기물의 제거가 불충분해진다.
이에 본원은, 기판의 표면에 형성되는 미세 구조물의 상호 간의 간극에 있어서도, 유기물을 제거할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
기판 처리 방법의 제1 양태는, 표면에 미세 구조물이 형성된 기판을 유지하는 기판 유지 공정과, 상기 기판의 상기 표면과 처리 공간을 사이에 두고 대향하는 자외선 조사기가 상기 기판의 상기 표면에 자외선을 조사하는 자외선 조사 공정을 구비하고, 상기 자외선 조사 공정의 적어도 일부의 기간에 있어서, 상기 처리 공간에 기체를 공급하여, 상기 처리 공간 내의 산소 농도를 0.3[vol%] 이상 또한 8.0[vol%] 이하의 농도 범위 내로 조정한다.
기판 처리 방법의 제2 양태는, 제1 양태에 따른 기판 처리 방법으로서, 상기 자외선 조사 공정의 적어도 일부의 기간에 있어서, 상기 처리 공간 내의 산소 농도를 0.6[vol%] 이상 또한 7.0[vol%] 이하의 농도 범위 내로 조정한다.
기판 처리 방법의 제3 양태는, 제1 또는 제2 양태에 따른 기판 처리 방법으로서, 상기 기체로서 불활성 가스 및 산소를 상기 처리 공간에 공급한다.
기판 처리 방법의 제4 양태는, 제1 내지 제3 중 어느 하나의 양태에 따른 기판 처리 방법으로서, 상기 처리 공간에 대해 상기 기체의 흐름의 하류 측에 위치하는 산소 농도 센서에 의해 검출된 농도값이 상기 농도 범위 내가 되도록, 상기 기체의 유량을 제어한다.
기판 처리 방법의 제5 양태는, 제1 내지 제4 중 어느 하나의 양태에 따른 기판 처리 방법으로서, 상기 자외선 조사 공정에 있어서, 피크 파장이 상이한 자외선을 각각 복수의 자외선 조사기로부터 상기 기판의 상기 표면에 조사한다.
기판 처리 방법의 제6 양태는, 제1 내지 제5 중 어느 하나의 양태에 따른 기판 처리 방법으로서, 상기 미세 구조물은, 패턴 폭이 50[nm] 이하 또한 애스펙트비가 3.5 이상인 패턴을 포함한다.
기판 처리 장치의 제1 양태는, 기판을 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판의 표면에 대해 처리 공간을 사이에 두고 대향하는 자외선 조사기와, 상기 처리 공간에 기체를 공급하는 기체 공급부와, 상기 기체 공급부로 하여금 상기 기체를 공급하게 해, 상기 처리 공간의 산소 농도가 0.3[vol%] 이상 8.0[vol%] 이하의 농도 범위가 되도록 제어하면서, 상기 자외선 조사기로부터 상기 기판의 상기 표면에 자외선을 조사시키는 제어부를 구비한다.
기판 처리 장치의 제2 양태는, 제1 양태에 따른 기판 처리 장치로서, 상기 기체 공급부는, 상기 기체로서, 불활성 가스 및 산소를 상기 처리 공간에 공급한다.
기판 처리 장치의 제3 양태는, 제1 또는 제2 양태에 따른 기판 처리 장치로서, 상기 처리 공간에 대해, 상기 기체의 흐름의 하류 측에 설치된 산소 농도 센서를 추가로 구비하고, 상기 제어부는, 상기 산소 농도 센서에 의해 검출된 농도값에 의거하여, 상기 처리 공간의 산소 농도가 0.3[vol%] 이상 8.0[vol%] 이하의 농도 범위가 되도록, 상기 기체의 유량을 제어한다.
기판 처리 방법의 제1 및 제6 양태, 그리고, 기판 처리 장치의 제1 양태에 의하면, 기판의 표면의 근방의 오존의 생성량을 증대시킬 수 있다. 기판의 표면의 근방에서 생성된 오존은 미세 구조물의 상호 간의 간극에 진입하기 쉬우므로, 당해 간극에 존재하는 유기물을 제거할 수 있다.
기판 처리 방법의 제2 양태에 의하면, 미세 구조물의 간극의 유기물을 보다 적절히 제거할 수 있다.
기판 처리 방법의 제3 양태 및 기판 처리 장치의 제2 양태에 의하면, 처리 공간의 산소 농도를 신속하게 변화시킬 수 있다. 특히, 산소를 공급함으로써, 처리 공간의 산소 농도를 신속하게 증대시킬 수 있다.
기판 처리 방법의 제4 양태 및 기판 처리 장치의 제3 양태에 의하면, 산소 농도 센서가 자외선 조사기에 의한 자외선 조사를 저해하는 일 없이, 처리 공간의 산소 농도를 보다 확실히 농도 범위 내로 조정할 수 있다.
기판 처리 방법의 제5 양태에 의하면, 미세 구조물의 간극 중 보다 넓은 영역에서 자외선의 강도가 높아진다. 따라서, 당해 간극에 있어서의 오존의 생성량을 증대시킬 수 있다. 따라서, 당해 간극의 유기물을 보다 적절히 제거할 수 있다.
도 1은, 기판 처리 장치의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 기판 처리 장치의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 자외선의 강도 분포의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는, 접촉각과 산소 농도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는, 기판 처리 장치의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 6은, 기판 처리 장치의 구성의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은, 기판 처리 장치의 전기적인 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 기판 처리 장치의 구성의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는, 기판 처리 장치의 구성의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은, 자외선의 강도 분포의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은, 자외선의 강도의 일례를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하면서 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 도면에는, 각 구성의 위치 관계를 설명하기 위해서, Z방향을 연직 방향으로 하고, XY 평면을 수평면으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 적절히 부여하고 있다. 또 이해 용이의 목적으로, 필요에 따라 각 부의 치수나 수를 과장 또는 간략화하여 그리고 있다. 또 이하에서는, 적절히 「+Z축 측」 및 「-Z축 측」이라는 표현을 도입한다. 「+Z축 측」은 Z방향에 있어서 상측을 의미하고, 「-Z축 측」은 Z방향에 있어서 하측을 의미한다.
제1 실시 형태.
＜기판 처리 장치＞
도 1 및 도 2는, 기판 처리 장치(10)의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 이 기판 처리 장치(10)에는, 기판(W1)이 반입된다. 기판(W1)은 반도체 기판이며, 그 표면(주면)에는 복수의 미세 구조물(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 미세 구조물이란, 금속 패턴, 반도체 패턴 및 레지스트 패턴 등의 패턴이다. 따라서, 기판(W1)의 주면은 미세 구조물에 의한 요철 형상을 나타내고 있다.
이 미세 구조물은 기판(W1)이 기판 처리 장치(10)에 반입되기 전의 공정에서 형성된다. 예를 들면 레지스트 패턴이 형성된 기판(W1)에 대해 약액을 공급하여 에칭 처리를 행함으로써, 기판(W1)의 주면에 금속 등의 패턴이 형성된다. 이 에칭 처리 후에는, 린스 처리, 발수화 처리 및 건조 처리가 행해진다. 린스 처리는 기판(W1)에 대해 순수를 공급하여 약액을 씻어내는 처리이다. 건조 처리는 예를 들면 기판(W1)을 수평면에서 회전시킴으로써, 기판을 건조시키는 처리이다. 이 건조 도중에는, 순수의 표면장력에 기인하여 미세 구조물이 도괴될 수 있다. 이 도괴는 미세 구조물의 애스펙트비(폭에 대한 높이의 비)가 높을수록 발생하기 쉬우며, 예를 들면 애스펙트비가 3.5 이상이면 미세 구조물은 도괴되기 쉽다. 여기서는, 기판(W1)에 형성된 미세 구조물 중 가장 큰 애스펙트비는 3.5 이상인 것으로 한다. 또 여기서는, 기판(W1)에 형성된 미세 구조물의 상호 간의 간격의 최소값은 예를 들면 50[nm] 이하이다. 이하에서는, 미세 구조물을 패턴이라고도 부른다.
이 도괴를 억제하기 위해서, 건조 처리 전에 발수화 처리가 행해진다. 발수화 처리는 발수제를 포함하는 처리액을 기판(W1)의 주면에 공급하여 패턴의 표면에 발수막(유기물)을 형성하는 처리이다. 이에 의해, 패턴에 작용하는 순수의 표면장력을 저하시킬 수 있어, 건조 처리에 있어서의 패턴의 도괴를 억제할 수 있다. 그 한편으로, 이러한 발수막은 반도체 제품으로서는 불필요하다. 따라서, 건조 처리 후에 그 제거가 요망된다.
또 발수화 처리 이외의 처리에서도 기판(W1)의 주면에 유기물이 형성 또는 부착되는 일이 있다. 예를 들면 IPA(이소프로필알코올) 등의 유기 용제를 기판(W1)의 주면에 공급하면, 기판(W1)의 주면 상에는 유기물이 잔류할 수 있다. 유기 용제를 이용한 처리 후에는, 이 유기물도 제거가 요망된다.
기판 처리 장치(10)는, 기판(W1)에 대해 유기물의 제거 처리를 행한다. 따라서, 기판 처리 장치(10)는 유기물 제거 장치라고 할 수 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(10)는 기판 유지부(1), 자외선 조사기(2), 기체 공급부(4) 및 제어부(7)를 포함하고 있다.
＜기판 유지부＞
기판 유지부(1)는, 기판(W1)을 유지하는 부재이다. 기판(W1)이 반도체 기판(즉 반도체 웨이퍼)인 경우, 기판(W1)은 대략 원형의 평판형상이다. 기판 유지부(1)는, 기판(W1)의 두께 방향이 Z방향을 따른 수평 자세로, 기판(W1)을 유지한다. 기판(W1)은, 패턴이 형성된 주면을 +Z축 측을 향하게 하여 유지된다.
기판 유지부(1)는 대략 원판형상의 베이스(11)를 가지고 있고, 상면(1a)과 측면(1b)과 하면(1c)을 가지고 있다. 상면(1a)은, 기판(W1)과 대면하는 면이다. 도 1 및 도 2의 예에서는, 상면(1a)에는, 한 쌍의 홈(111)이 형성되어 있다. 한 쌍의 홈(111)에는, 외부의 기판 반송 로봇(도시하지 않음)의 핸드가 삽입된다. 즉, 기판 유지부(1)와 외부의 기판 반송 로봇(도시하지 않음) 사이에서 기판(W1)을 수도(受渡)할 때에, 기판 반송 로봇의 핸드가 한 쌍의 홈(111)에 들어간다. 이에 의해, 기판 반송 로봇의 핸드가 기판 유지부(1)와 충돌하는 것을 회피할 수 있다. 측면(1b)은 상면(1a)의 주연(周緣) 및 하면(1c)의 주연을 연결한다. 기판 유지부(1)의 상면(1a) 위에는, 기판(W1)이 재치(載置)된다. 기판 유지부(1)의 베이스(11)는 예를 들면 세라믹 등으로 형성될 수 있다.
기판 유지부(1)는, 기판(W1)의 중앙부를 지나는 Z축에 평행한 회전축선(Q1) 둘레에서 기판(W1)을 회전시켜도 된다. 도 1의 예에서는, 기판 유지부(1)는 회전 기구(12)를 추가로 포함하고 있다. 회전 기구(12)는 모터(도시하지 않음)를 포함하고 있어, 회전축선(Q1) 둘레에서 베이스(11)를 회전시킨다. 이에 의해, 베이스(11)에 유지된 기판(W1)도 회전축선(Q1) 둘레에서 회전한다.
＜자외선 조사기＞
자외선 조사기(2)는 기판 유지부(1)보다 +Z축 측에 설치되어 있으며, 처리 공간(H1)(도 2 참조)을 사이에 두고 기판(W1)과 대향한다. 자외선 조사기(2)는, 기판 유지부(1)에 의해 유지된 기판(W1)의 주면에 자외선을 조사한다. 자외선 조사기(2)로서는, 예를 들면, 저압 수은 램프, 고압 수은 램프, 엑시머 램프, 메탈할라이드 램프 및 UV(ultraviolet)-LED(Light Emitting Diode) 등의 광원이 채용된다. 도 1 및 도 2의 예에서는, 자외선 조사기(2)로서 복수의 자외선 조사기(2)가 설치되어 있다. 또한, 자외선 조사기(2)는 반드시 복수 설치되어 있을 필요는 없고, 하나만 설치되어도 된다.
자외선 조사기(2)의 형상은 임의이지만, 예를 들면 자외선 조사기(2)는 점광원이어도 된다. 이 경우, 복수의 자외선 조사기(2)는 기판(W1)의 주면에 대해 대략 균등하게 분산 배치된다. 이에 의해, 자외선 조사기(2)는 기판(W1)의 주면의 전면(全面)에 자외선을 보다 균일하게 조사할 수 있다.
혹은, 자외선 조사기(2)는 선광원이어도 된다. 이 자외선 조사기(2)는 길이 방향으로 긴 봉형의 형상을 가지고 있다. 복수의 자외선 조사기(2)는 그 길이 방향이 Y방향을 따르는 자세로, X방향을 따라 나란히 배치된다. 혹은, 자외선 조사기(2)는 링형의 형상을 가지고 있어도 된다. 복수의 자외선 조사기(2)는 동심원형상으로 배치된다. 이들 자외선 조사기(2)도 기판(W1)의 주면의 전면에 자외선을 조사한다.
혹은, 자외선 조사기(2)는 면광원이어도 된다. 이 경우, 자외선 조사기(2)는 XY 평면을 따라 퍼져 있어, 기판(W1)의 주면에 대략 평행하게 배치될 수 있다. 자외선 조사기(2)는 평면에서 봤을 때(즉, +Z축 측에서 봤을 때), 기판(W1)을 덮고 있어도 된다. 이에 의해, 자외선 조사기(2)는 기판(W1)의 전면에 자외선을 조사할 수 있다.
자외선 조사기(2)보다 -Z축 측(구체적으로는 자외선 조사기(2)와 기판(W1) 사이)에는, 자외선에 대한 투광성, 내열성 또한 내식성을 가지는 판형상체로서 석영 유리(21)가 설치되어 있다. 이 석영 유리(21)는 대략 수평으로 설치되어, 자외선 조사기(2)와 Z방향에 있어서 대향하고 있다. 석영 유리(21)는 기판 처리 장치(10) 내의 분위기에 대해, 자외선 조사기(2)를 보호할 수 있다. 자외선 조사기(2)로부터의 자외선은 이 석영 유리(21)를 투과하여 기판(W1)의 주면에 조사된다.
자외선 조사기(2)는, 회전 기구(12)가 기판(W1)을 회전시키고 있는 상태에서, 기판(W1)의 주면에 자외선을 조사한다. 이에 의해, 기판(W1)의 주면에 의해 균일하게 자외선을 조사할 수 있다.
＜승강 기구＞
도 1 및 도 2의 예에서는, 기판 유지부(1)(보다 구체적으로는 베이스(11))는 Z방향을 따라 승강 가능하게 설치되어 있다. 구체적으로는, 기판 처리 장치(10)에는, 승강 기구(13)가 설치되어 있다. 승강 기구(13)는 기판 유지부(1)를 Z방향을 따라 이동시킬 수 있다. 예를 들면 승강 기구(13)는 회전 기구(12)를 개재하여 베이스(11)의 하면(1c)에 장착되어 있다. 이 승강 기구(13)는, 기판 유지부(1)가 자외선 조사기(2)에 가까운 제1 위치(도 2 참조)와, 기판 유지부(1)가 자외선 조사기(2)로부터 먼 제2 위치(도 1 참조) 사이에서, 기판 유지부(1)를 왕복 이동시킬 수 있다. 뒤에 설명하는 바와 같이, 제1 위치는, 자외선을 이용한 처리를 기판(W1)에 대해 행할 때의 기판 유지부(1)의 위치이며, 제2 위치는, 기판(W1)의 수도를 행할 때의 기판 유지부(1)의 위치이다. 제1 위치에 있어서의 기판 유지부(1)와 자외선 조사기(2) 간의 거리는, 제2 위치에 있어서의 기판 유지부(1)와 자외선 조사기(2) 간의 거리보다 짧다. 승강 기구(13)에는, 예를 들면 에어 실린더, 볼 나사 기구 또는 1축 스테이지 등을 채용할 수 있다. 승강 기구(13)는 벨로즈에 의해 주위가 덮여 있어도 된다.
＜통 부재＞
도 1 및 도 2의 예에서는, 기판 처리 장치(10)에는, 통 부재(3)가 설치되어 있다. 통 부재(3)는 내주면(3a), 외주면(3b), 상면(3c) 및 하면(3d)을 가지고 있으며, 통형 형상(예를 들면 원통형상)을 가지고 있다. 상면(3c)은, 내주면(3a)과 외주면(3b)을 연결하는 면이며, +Z축 측의 면이다. 하면(3d)은, 내주면(3a)과 외주면(3b)을 연결하는 면이며, -Z축 측의 면이다. 통 부재(3)의 내주면(3a)의 직경은 기판 유지부(1)의 측면(1b)의 직경보다 크다. 도 2를 참조하고, 통 부재(3)의 내주면(3a)은, 기판 유지부(1)가 제1 위치에서 정지한 상태에 있어서, 기판 유지부(1)의 측면(1b)을 둘러싸고 있다.
기판 유지부(1)가 제1 위치에서 정지한 상태(도 2)에 있어서, 자외선 조사기(2)가 자외선을 조사한다. 이에 의해, 자외선을 이용한 처리가 기판(W1)에 대해 행해진다. 그 한편으로, 기판 유지부(1)가 제1 위치에서 정지한 상태에서는, 기판(W1)의 주위가 석영 유리(21), 통 부재(3) 및 기판 유지부(1)에 의해 둘러싸인다. 따라서, 이 상태에서는 기판(W1)을 기판 유지부(1)로부터 용이하게 취출(取出)할 수 없다.
이에, 승강 기구(13)는 기판 유지부(1)를 제2 위치로 이동시킨다(도 1). 이에 의해, 기판 유지부(1)는 통 부재(3)의 내주면(3a)의 내부로부터, 자외선 조사기(2)에 대해 멀어지는 방향으로 물러난다. 이 제2 위치에 있어서, 기판(W1)은 통 부재(3)의 하면(3d)에 대해 -Z축 측에 위치한다. 따라서, 기판(W1)은 통 부재(3)에 의해 저해되는 일 없이, 도시하지 않은 기판 반송 로봇에 의해 기판 처리 장치(10)로부터 반출된다. 반대로, 기판 유지부(1)가 제2 위치에서 정지한 상태에서, 기판 반송 로봇이 기판(W1)을 기판 유지부(1)에 재치한다.
＜유기물의 제거＞
상술한 바와 같이, 자외선 조사기(2)는, 기판 유지부(1)가 제1 위치에 위치하는 상태에서 자외선을 조사한다. 이 자외선은, 기판 유지부(1)에 유지된 기판(W1)의 주면에 조사된다. 자외선은 광자의 에너지가 커, 유기물의 분자 결합을 절단할 수 있으므로, 기판(W1)의 주면에 형성된 유기물(예를 들면 발수막)을 분해하여 제거할 수 있다.
그러나, 이 자외선은, 기판(W1)의 주면 상에 형성된 패턴 간의 간극에 있어서 -Z축 측으로는 진입하기 어렵다. 도 3은, 기판(W1)의 주면 상의 패턴(P1) 근방의 자외선의 강도 분포를 나타내는 시뮬레이션 결과이다. 패턴(P1)은, 본체부인 직사각형상의 실리콘(P11)과, 그 실리콘(P11)의 표면에 형성된 산화실리콘막(P12)에 의해 형성되어 있는 것으로 상정할 수 있다. 도 3의 예에서는, 자외선의 파장이 172[nm]이며, 패턴(P1)의 높이, 폭 및 패턴(P1) 사이의 간격이 각각 200[nm], 20[nm] 및 10[nm]일 때의, 자외선의 강도 분포가 나타내어져 있다. 도 3에서는, 2개의 패턴(P1)의 근방의 자외선의 강도를 나타내고 있지만, 실제 시뮬레이션은, 3 이상의 패턴(P1)이 수평 방향으로 같은 간격(피치)으로 나란히 배치된 구조에 대해 행해지고 있다.
도 3에서는, 자외선의 강도가 등고선 C1~C6으로 나타내어져 있다. 등고선 C1~C6은, 그 부호의 말미의 숫자가 작을수록, 자외선의 강도가 높은 것을 나타내고 있다. 즉, 등고선 C1이 가장 강도가 높은 자외선을 나타내고, 등고선 C6이 가장 강도가 낮은 자외선을 나타내고 있다. 도 3의 예에서는, 등고선 C1~C6에 의해 구획되는 영역에는, 사지(砂地)의 해칭이 부여되어 있다. 각 영역에 부여된 사지의 해칭은 자외선의 강도가 높을수록 조밀하게 되어 있다.
도 3에 예시하는 바와 같이, 자외선의 강도는 -Z축 측을 향함에 따라 강약을 나타내면서도, 전체적으로는 -Z축 측을 향함에 따라 저하되는 경향을 가지고 있다. 자외선의 강도가 -Z축 측을 향함에 따라 저하되는 것은, 자외선이 회절되기 어렵기 때문이다. 또, 자외선의 강도가 강약을 나타내는 것은, 패턴 사이로 진입한 자외선이 반사 및 서로 간섭하기 때문이다.
자외선의 강도가 큰 영역에서는, 자외선은, 패턴(P1)의 측벽에 형성된 유기물에 유효하게 작용하여 유기물을 충분히 제거할 수 있다. 한편, 자외선의 강도가 작은 영역(예를 들면 등고선 C5, C6으로 나타내어지는 영역)에서는, 자외선은, 패턴(P1)의 측벽에 형성된 유기물을 충분히 제거할 수 없다. 이하에서는, 패턴(P1)의 측벽에 형성된 유기물을 패턴(P1) 사이의 유기물이라고도 부른다.
이에, 본 실시 형태에서는, 오존에 의한 유기물의 분해 기능을 활용한다. 이 오존은, 자외선이 처리 공간(H1) 내의 공기(산소를 포함한다)에 조사됨으로써 생성된다. 구체적으로는, 자외선(UV)이 처리 공간(H1) 내의 산소 분자(O2)에 조사되면, 이하의 식 (1)에 나타내는 괴리 반응에 의해, 산소 원자(O)가 생성된다. 그리고, 이하의 식 (2)에 나타내는 산소 원자(O), 산소 분자(O2) 및 주위의 기체(M)의 삼체 반응에 의해, 오존(O3)이 생성된다.
O2+UV→O+O ··· (1)
O2+O+M→O3+M ··· (2)
이 오존이 기판(W1)의 주면 상의 유기물에 작용하면, 유기물을 분해하여 제거할 수 있다. 오존을 기판(W1)의 패턴(P1) 사이의 유기물에 효과적으로 작용시키려면, 기판(W1)의 주면의 근방에 있어서 오존을 생성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 기판(W1)의 주면의 근방에서 생성된 오존은 패턴(P1)에 가깝기 때문에, 패턴(P1) 사이로 진입할 가능성이 높아, 패턴(P1) 사이의 유기물에 작용하기 쉽기 때문이다.
그런데, 식 (1)로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 오존의 생성량은 산소 분자가 많을수록, 또한, 자외선의 강도가 높을수록, 많아진다. 이에 우선, 처리 공간(H1) 내의 산소 분자의 수를 증대시키는 것을 생각한다. 즉, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 증대시킨다. 또한 여기서는, 처리 공간(H1)의 Z방향에 있어서의 폭은 수 [mm]로 좁으므로, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도는 거의 균일한 것으로 간주할 수 있다.
한편, 기판(W1)의 주면 상의 자외선의 강도는, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도가 높을수록 작아진다. 왜냐하면, 식 (1)의 괴리 반응에 의해 자외선은 산소 분자에 흡수되기 때문이다. 즉, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 증대시키면, 자외선의 대부분은 기판(W1)의 주면에 도달하기 전에 산소 분자에 흡수되어 버린다. 따라서, 기판(W1)의 주면에 있어서의 자외선의 강도는 저하된다.
이상과 같이, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 증대시키면, 기판(W1)의 주면의 근방의 산소 농도는 증대하는 한편, 기판(W1)의 주면 상의 자외선의 강도는 저하된다. 따라서, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도의 증대에 의해, 기판(W1)의 주면의 근방에서 생성되는 오존의 생성량은 오히려 저하되는 경우가 있다.
여기서, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도와, 자외선의 조도와, 오존의 생성 속도의 관계에 대해 고려한다. 식 (1)의 괴리 반응에 의한 산소 원자의 생성 속도는 자외선의 조도에 비례한다고 생각할 수 있다. 또, 이 산소 원자는 반응성이 높아, 생성된 산소 원자는 식 (2)의 삼체 반응에 의해 신속하게 산소 분자와 반응하여 오존이 된다고 생각할 수 있다. 따라서, 자외선의 조사 직전의 산소 분자의 분압 x0 및 산소 원자의 분압 x를 이용하면, 오존의 생성 속도 v는 이하의 식으로 표시할 수 있다.
v=k1·(x-x0)·2x ··· (3)
k1은 비례 상수이다. 산소 원자의 분압 x는 자외선의 조도 I에 비례한다고 생각할 수 있고, 또한, x/x0는 1보다 충분히 작으므로, 식 (3)을 식 (4)와 같이 변형할 수 있다.
v=k2·x0·I ··· (4)
식 (4)로부터, 오존의 생성 속도 v는 산소 농도와 자외선의 조도의 곱에 비례한다고 생각할 수 있다.
이하의 표는, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 다르게 했을 때의, 기판(W1)의 주면 상의 자외선의 조도 및 기판(W1)의 주면 상에서 생성되는 오존의 생성 속도를 나타내고 있다.
Figure pct00001
표 1에 있어서의 산소 농도 및 자외선의 조도는 실험에 의해 얻어진 결과이다. 표 1에 의하면, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도가 20.1[vol%]일 때에, 기판(W1)의 주면 상의 자외선의 조도는 4.7[mW/cm2]이다. 산소 농도는 처리 공간(H1)에 있어서 균일한 것으로 생각할 수 있으므로, 기판(W1)의 주면 상의 산소 농도도 20.1[vol%]이다. 따라서, 이때에 기판(W1)의 주면 상에서 생성되는 오존의 생성 속도는, 산소 농도(20.1[vol%])와 조도(4.7[mW/cm2])의 곱에 비례한다. 표 1에서는, 이때의 오존의 생성 속도를 1로 규격화하여 나타내고 있다.
또, 표 1에 의하면, 산소 농도가 4.4[vol%]일 때에, 기판(W1)의 주면 상의 자외선의 조도는 23.1[mW/cm2]이 되고 있다. 즉, 산소 농도를 저하시킴으로써, 기판(W1)의 주면 상의 자외선의 조도가 증대하는 것을 알 수 있다. 게다가, 이때에 기판(W1)의 주면 상에서 생성되는 오존의 생성 속도는 1.08이다. 즉, 기판(W1)의 주면 상에 있어서 생성되는 오존의 양은, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도가 20.1[vol%]일 때에 비해, 산소 농도가 4.4[vol%]일 때의 쪽이 큰 것을 알 수 있다.
따라서, 오존에 의한 유기물의 분해 성능은, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도가 20.1[vol%]일 때에 비해, 산소 농도가 4.4[vol%]일 때의 쪽이 크다.
단, 산소 농도를 4.4[vol%]보다 더욱 저하시키면, 오존의 기초가 되는 산소 분자의 양이 더욱 저하되므로, 결국, 오존의 생성 속도가 1을 밑돌게 된다. 따라서, 오존에 의한 분해 성능은, 결국, 산소 농도가 20.1[vol%]일 때의 분해 성능보다 저하된다.
도 4는, 유기물의 제거의 정도와 산소 농도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4에서는, 유기물의 제거의 정도를 나타내는 지표로서, 기판(W1)에 액체를 도포했을 때의 당해 액체의 접촉각을 채용하고 있다. 이 접촉각은, 그 값이 작을수록, 유기물의 제거의 정도가 큰 것을 나타낸다. 도 4는, 기판 처리 장치(10)가 기판(W1)의 주면에 대해 소정의 조사 시간에 걸쳐 자외선을 조사했을 때의 실험 결과를 나타내고 있다.
도 4에 예시하는 바와 같이, 접촉각의 파형은 아래로 볼록한 형상을 가지고 있어, 최적인 산소 농도의 범위가 존재하는 것을 알 수 있다. 도 4의 예에서는, 기준선 A1가 나타내어져 있다. 이 기준선 A1은, 주면에 유기물을 형성하고 있지 않은 기판(W1)에 대해 액체를 도포했을 때의 접촉각을 나타내고 있다. 따라서, 접촉각이 이 기준선 A1 이하가 되면, 자외선의 조사 처리에 의해, 기판(W1)의 유기물을 적절히 제거할 수 있게 된다. 도 4의 그래프로부터, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도가 0.3[vol%] 이상 또한 8.0[vol%] 이하가 되는 범위에 있어서, 접촉각은 기준선 A1 이하가 되므로, 산소 농도가 이 범위 내이면, 유기물을 적절히 제거할 수 있다.
또한, 산소 농도가 8.0[vol%]보다 높은 범위에 있어서 유기물의 제거의 정도가 낮은 이유는, 다음과 같이 고찰된다. 즉, 산소 농도가 높으면, 자외선의 대부분이 기판(W1)의 주면에 도달하기 전에 처리 공간(H1) 내의 산소 분자에 흡수되어, 기판(W1)의 주면 상의 자외선의 강도가 저하되기 때문이다. 이 자외선의 부족에 의해, 기판(W1)의 주면의 근방에서 생성되는 오존의 생성 속도는 오히려 저하되어, 오존에 의한 유기물의 분해 성능이 유효하게 발휘되지 않는다.
한편, 산소 농도가 0.3[vol%]보다 낮은 범위에 있어서 유기물의 제거의 정도가 낮은 이유는, 다음과 같이 고찰된다. 즉, 산소 농도가 작으면, 처리 공간(H1) 내의 산소 분자의 양이 적기 때문에, 비록 자외선의 강도가 높아도, 오존의 생성량이 적기 때문이다. 따라서, 패턴(P1) 사이로 진입하는 오존의 양이 적어, 유기물이 다 제거되지 못하고 잔류한다.
이에, 본 실시 형태에서는, 자외선을 조사하는 자외선 조사 기간의 적어도 일부에 있어서, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 소정의 농도 범위(0.3[vol%] 이상 또한 8.0[vol%] 이하)로 조정한다.
＜기체 공급부＞
처리 공간(H1) 내의 산소 농도는 기체 공급부(4)에 의해 조정된다. 이 기체 공급부(4)는 자외선 조사기(2)와 기판(W1) 사이의 처리 공간(H1)에 기체를 공급하고, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 소정의 농도 범위 내로 조정한다. 이하에서는, 기체 공급부(4)가 공급하는 기체를 조정용 기체라고 부른다. 조정용 기체로서는, 예를 들면 불활성 가스(예를 들면 질소 또는 아르곤)를 채용할 수 있다.
도 1 및 도 2의 예에서는, 기체 공급부(4)는, 통 부재(3)에 형성된 관통 구멍(321, 322)을 경유해 조정용 기체를 처리 공간(H1)에 공급한다. 이하에서는, 우선, 이 관통 구멍(321, 322)에 대해 설명한다. 관통 구멍(321, 322)은 통 부재(3)를 관통하여, 석영 유리(21)와 기판(W1) 사이의 공간에 연통하고 있다. 도 1 및 도 2의 예에서는, 관통 구멍(321, 322)의 일단은 통 부재(3)의 상면(3c)에 있어서 개구되어 있다. 이하에서는, 관통 구멍(321, 322)의 일단을 개구부(급기 개구부)(321a, 322a)라고도 부른다. 개구부(321a, 322a)가 형성된 위치에 있어서, 통 부재(3)의 상면(3c)은 공극을 개재하여 석영 유리(21)의 주연부와 대향하고 있다. 개구부(321a, 322a)는 처리 공간(H1)에 연통하고 있다. 즉, 관통 구멍(321, 322)은 처리 공간(H1)과 연통한다. 개구부(321a, 322a)는, 평면에서 봤을 때, 내주면(3a)의 중심축을 개재하여 서로 마주보는 위치에 형성되어 있다.
도 1 및 도 2의 예에서는, 기체 공급부(4)는, 배관(41)과, 공급 밸브(42)와, 기체 공급원(43)을 포함하고 있다. 배관(41)은, 공통관(411)과, 분기관(412, 413)을 포함하고 있다. 분기관(412)의 일단은 관통 구멍(321)의 타단(321b)에 연결되어 있고, 분기관(412)의 타단은 공통관(411)의 일단에 연결되어 있다. 공통관(411)의 타단은 기체 공급원(43)에 연결되어 있다. 분기관(413)의 일단은 관통 구멍(322)의 타단(322b)에 연결되어 있고, 분기관(413)의 타단은 공통관(411)의 일단에 연결되어 있다. 기체 공급원(43)은 공통관(411)에 조정용 기체를 공급한다. 이 조정용 기체는 공통관(411)으로부터 분기관(412, 413) 및 관통 구멍(321, 322)을 경유해, 처리 공간(H1)에 공급된다.
공급 밸브(42)는 공통관(411)의 도중에 설치되어 있으며, 공통관(411) 내의 유로의 개폐를 전환한다. 공급 밸브(42)는 제어부(7)에 의해 제어된다. 공급 밸브(42)는, 처리 공간(H1)으로의 조정용 기체의 유량을 조정할 수 있는 밸브이다.
＜밀폐 공간＞
기판 처리 장치(10)는 밀폐 공간을 형성해도 된다. 도 1 및 도 2의 예에 있어서는, 천정 부재(52), 통 부재(3), 격벽(5) 및 바닥부(51)가 서로 연결하여 밀폐 공간을 형성하고 있다. 천정 부재(52)의 하면의 주연 부분은, +Z축 측(통 부재(3) 측)으로 돌기하는 돌기 형상을 가지고 있다. 반대로 말하면, 천정 부재(52)의 하면은, 그 중앙부가 -Z축 측으로 패이는 오목형상을 가지고 있다. 이 오목형상의 내부에는 복수의 자외선 조사기(2) 및 석영 유리(21)가 배치되어 있다. 석영 유리(21)의 측면은 천정 부재(52)의 돌기 형상의 내면에 맞닿아 있다. 통 부재(3)의 상면(3c) 중 외주 측의 부분은, 천정 부재(52)의 돌기 형상에 Z방향에 있어서 연결되어 있다. 관통 구멍(321, 322)의 개구부(321a, 322a)는 상면(3c) 중 내주 측의 부분에 형성되어 있고, 석영 유리(21)의 하면과 Z방향에 있어서 공극을 개재하여 대면한다. 격벽(5)은 통 부재(3)의 하면(3d)과 연결되어 있다. 격벽(5)은 Z방향으로 연장되어 바닥부(51)에 연결된다. 천정 부재(52), 통 부재(3), 격벽(5) 및 바닥부(51)에 의해 형성되는 밀폐 공간에는, 복수의 자외선 조사기(2), 석영 유리(21), 기판 유지부(1) 및 승강 기구(13)가 수용된다.
＜배기＞
격벽(5)에는, 배기용의 관통 구멍(53)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(53)은 배기부(61)에 연결되어 있다. 배기부(61)는, 관통 구멍(53)에 연결되는 배관(611)을 포함하고 있다. 기판 처리 장치(10)의 내부의 기체는 배관(611)을 경유해 외부의 배기부(61)로 배기된다.
＜셔터＞
격벽(5)에는, 기판(W1)용 출입구로서 기능하는 셔터(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 셔터가 열림으로써, 기판 처리 장치(10)의 내부와 외부가 연통한다. 기판 반송 로봇은, 이 열린 셔터를 개재하여 기판(W1)을 기판 처리 장치(10)의 내부에 반입하거나, 또 기판(W1)을 반출할 수 있다.
＜제어부＞
제어부(7)는 기판 처리 장치(10)를 총괄적으로 제어한다. 구체적으로는, 제어부(7)는 자외선 조사기(2), 회전 기구(12), 승강 기구(13), 기체 공급부(4)의 공급 밸브(42), 셔터 및 기판 반송 로봇을 제어한다.
제어부(7)는 전자 회로이며, 예를 들면 데이터 처리 장치 및 기억 매체를 가지고 있어도 된다. 데이터 처리 장치는 예를 들면 CPU(Central Processor Unit) 등의 연산 처리 장치여도 된다. 기억부는 비일시적인 기억 매체(예를 들면 ROM(Read Only Memory) 또는 하드디스크) 및 일시적인 기억 매체(예를 들면 RAM(Random Access Memory))를 가지고 있어도 된다. 비일시적인 기억 매체에는, 예를 들면 제어부(7)가 실행하는 처리를 규정하는 프로그램이 기억되어 있어도 된다. 처리 장치가 이 프로그램을 실행함으로써, 제어부(7)가, 프로그램에 규정된 처리를 실행할 수 있다. 물론, 제어부(7)가 실행하는 처리의 일부 또는 전부가 하드웨어에 의해 실행되어도 된다.
이 제어부(7)는, 기체 공급부(4)로 하여금 조정용 기체를 공급하게 해, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도가 0.3[vol%] 이상 8.0[vol%] 이하의 농도 범위가 되도록 제어하면서, 자외선 조사기(2)로부터 기판(W1)의 주면에 자외선을 조사시킨다. 이하, 기판 처리 장치(10)의 동작의 일례에 대해 상세하게 설명한다.
＜기판 처리 장치의 동작＞
도 5는, 기판 처리 장치(10)의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다. 승강 기구(13)는 초기적으로는, 기판 유지부(1)를 제2 위치에서 정지시키고 있다(도 1). 또 여기서는 일례로서 배기부(61)에 의한 배기는 상시 행해지고 있다. 단계 S1(기판 유지 공정)에서, 제어부(7)는 셔터를 연 다음, 기판 반송 로봇을 제어하여 기판(W1)을 기판 유지부(1) 상에 배치하고, 그 후 셔터를 닫는다. 이 기판(W1)의 +Z축 측의 주면에는, 미세 구조물이 형성되어 있으며, 그 미세 구조물의 표면에는 유기물(예를 들면 발수막)이 존재하고 있다. 기판 유지부(1)는 이 기판(W1)을 유지한다.
다음에 단계 S2에서, 제어부(7)는 예를 들면 기체 공급부(4)의 공급 밸브(42)를 제어하여, 조정용 기체의 공급을 개시한다. 이에 의해, 개구부(321a, 322a) 각각으로부터 조정용 기체가 토출되고, 처리 공간(H1) 내의 공기 중 적어도 일부가 조정용 기체에 의해 처리 공간(H1)의 외부로 밀려나와, 배기부(61)로 배기된다. 구체적으로는, 처리 공간(H1)의 공기는 통 부재(3)의 내주면(3a)과 베이스(11)의 측면(1b) 사이의 공간을 -Z축 측으로 흘러, 관통 구멍(53)으로부터 배기부(61)로 배기된다. 이에 의해, 처리 공간(H1) 내의 공기 중 적어도 일부가 조정용 기체로 치환된다. 여기서는 일례로서, 조정용 기체로서 질소 또는 아르곤이 채용된다. 처리 공간(H1) 내의 공기의 일부가 조정용 기체로 치환되므로, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도는 저하된다. 또한, 단계 S1, S2의 실행 순서는 역이어도 되고, 이들이 병행해서 실행되어도 된다.
다음에 단계 S3에서, 제어부(7)는 승강 기구(13)를 제어하여 기판 유지부(1)(베이스(11))를 자외선 조사기(2)에 접근시키고, 제1 위치에서 정지시킨다. 이때, 자외선 조사기(2)와 기판(W1) 사이의 거리는 예를 들면 2~3[mm] 정도로 설정된다. 또한 단계 S3은 반드시 단계 S2 다음에 실행될 필요는 없고, 단계 S1 후에 실행되면 된다.
제어부(7)는, 베이스(11)가 제1 위치에 정지한 상태에서의 처리 공간(H1) 내의 산소 농도가 소정의 농도 범위 내가 되도록, 공급 밸브(42)를 제어하여 조정용 기체의 유량을 제어한다. 조정용 기체의 유량은 예를 들면 시뮬레이션 또는 실험 등에 의해, 미리 설정되어도 된다.
다음에 단계 S4에서, 제어부(7)는 회전 기구(12)를 제어하여, 기판(W1)을 회전시킨다. 구체적으로는, 제어부(7)는 기판 유지부(1)(베이스(11))를 회전시킨다. 이에 의해 기판(W1)이 수평면에서 회전한다. 또한 단계 S4는 반드시 단계 S3 다음에 실행될 필요는 없고, 단계 S1 후에 실행되면 된다.
다음에 단계 S5에서, 제어부(7)는, 처리 공간(H1)의 분위기 치환이 완료되었는지 여부를 판단한다. 바꾸어 말하면, 제어부(7)는, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도가 소정의 농도 범위 내인지 여부를 판단한다. 이 판단은, 예를 들면, 단계 S3으로부터의 경과 시간이, 미리 설정된 제1 소정 시간 이상인지 여부에 의해 행해져도 된다. 경과 시간의 측정은 타이머 회로 등의 계시 회로에 의해 행해질 수 있다. 제1 소정 시간은, 산소 농도가 소정의 농도 범위 내가 되는데 필요로 하는 시간이며, 시뮬레이션 또는 실험에 의해 미리 설정될 수 있다. 제어부(7)는, 단계 S3으로부터의 경과 시간이 제1 소정 시간 이상일 때에, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도가 소정의 농도 범위가 되었다고 판단한다.
처리 공간(H1) 내의 산소 농도가 소정의 농도 범위 외인 것으로 제어부(7)가 판단했을 때에는, 제어부(7)는 다시 단계 S5를 실행한다. 그 한편으로, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도가 소정의 농도 범위 내인 것으로 제어부(7)가 판단했을 때에는, 단계 S6에서, 제어부(7)는 자외선 조사기(2)로 하여금 자외선을 조사하게 한다.
자외선 조사기(2)에 의한 자외선의 조사에 의해, 자외선을 이용한 유기물의 제거 처리가 기판(W1)에 대해 행해진다. 구체적으로는, 제1로, 자외선이 기판(W1)의 주면에 존재하는 유기물(예를 들면 발수막)에 작용해, 유기물을 분해하여 제거한다. 제2로, 자외선이 처리 공간(H1) 중의 산소 분자에 흡수되어 오존이 생성되고, 당해 오존이 기판(W1)의 주면에 존재하는 유기물을 분해하여 제거한다.
상술한 바와 같이, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도가 소정의 농도 범위 내로 조정되어 있으므로, 기판(W1)의 주면의 근방에 있어서 오존이 많이 생성된다. 당해 오존은 패턴(P1) 사이의 유기물에 작용하기 쉬워, 패턴(P1) 사이의 유기물도 분해하여 제거할 수 있다.
다음에 단계 S7에서, 제어부(7)는, 기판(W1)에 대한 처리를 종료해야 하는지 여부를 판단한다. 예를 들면 제어부(7)는, 단계 S6으로부터의 경과 시간이 제2 소정 시간을 초과하고 있을 때에, 처리를 종료해야 한다고 판단해도 된다. 처리를 종료해서는 안 된다고 판단했을 때에는, 제어부(7)는 다시 단계 S7을 실행한다. 그 한편으로, 처리를 종료해야 한다고 판단했을 때에는, 단계 S8에서, 제어부(7)는 자외선 조사기(2)에 자외선의 조사를 정지시킨다. 이에 의해, 자외선을 이용한 유기물의 제거 처리가 종료된다. 자외선 조사 기간은, 단계 S6으로부터 단계 S8까지의 기간이며, 단계 S6으로부터 단계 S8까지의 공정이 자외선 조사 공정에 상당한다.
그 후, 제어부(7)는 회전 기구(12) 및 공급 밸브(42)를 각각 제어하여, 기판(W1)의 회전 및 질소의 공급을 정지한다. 그리고, 제어부(7)는 승강 기구(13)를 제어하여, 기판 유지부(1)를 제2 위치까지 하강시키고, 셔터를 연다. 기판 반송 로봇은, 유기물이 제거된 기판(W1)을 기판 유지부(1)로부터 반출한다.
이상과 같이, 본 기판 처리 장치(10)에 의하면, 자외선 조사 기간에 있어서, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도가 소정의 농도 범위(0.3[vol%] 이상 또한 8.0[vol%] 이하) 내로 유지되어 있다. 따라서, 기판(W1)의 주면의 패턴(P1) 사이의 유기물도 적절히 제거할 수 있다. 이는, 산소 농도가 소정의 농도 범위 내로 유지되어 있으므로, 기판(W1)의 주면의 근방에 있어서 충분한 양의 오존을 생성할 수 있기 때문이다. 즉, 패턴(P1) 사이로 진입하기 쉬운 위치에서 충분한 오존을 생성할 수 있으므로, 당해 오존은 패턴(P1) 사이의 유기물에 작용하기 쉬워, 패턴(P1) 사이의 유기물도 적절히 제거할 수 있는 것이다.
또한, 상술한 예에서는, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도가 소정의 농도 범위 내로 유지된 상태에서, 자외선의 조사를 개시하고 있다(단계 S5, S6). 즉, 자외선 조사 기간 전부에 있어서 산소 농도를 소정의 농도 범위 내로 조정하고 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 자외선의 조사를 개시한 후에, 산소 농도가 소정의 농도 범위 내에 도달해도 된다. 요컨대, 제어부(7)는 자외선 조사 기간의 적어도 일부에 있어서, 산소 농도를 소정의 농도 범위 내로 조정하면 된다. 자외선 조사 기간의 적어도 일부에 있어서, 패턴(P1) 사이의 간극의 유기물을 제거할 수 있기 때문이다.
＜산소 농도의 범위＞
도 4에 나타내는 바와 같이, 접촉각의 파형은 아래로 볼록하게 되어 있고, 당해 접촉각은 산소 농도가 0.6[vol%] 이상 7.0[vol%] 이하의 범위에 있어서, 거의 일정(최소값)하게 되어 있다. 따라서, 소정의 농도 범위로서, 0.6[vol%] 이상 또한 7.0[vol%] 이하의 범위를 채용해도 된다. 이에 의하면, 기판(W1)의 주면 상의 유기물을 보다 적절히 제거할 수 있다.
제2 실시 형태.
도 6은, 기판 처리 장치(10A)의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 6은, 기판 유지부(1)가 제1 위치에 정지한 상태에서의, 기판 처리 장치(10A)의 구성을 나타내고 있다. 기판 처리 장치(10A)는, 산소 농도 센서(9)의 유무를 제외하고, 기판 처리 장치(10)와 동일한 구성을 가지고 있다.
산소 농도 센서(9)는 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 검출한다. 산소 농도 센서(9)의 검출 방식으로서는, 임의의 검출 방식을 채용할 수 있다. 도 6의 예에서는, 산소 농도 센서(9)는, 기판 유지부(1)에 의해 유지되는 기판(W1)의 바로 위의 공간을 피해 설치되어 있다. 만일, 산소 농도 센서(9)가 기판(W1)의 바로 위의 공간 내에 설치되어 있으면, 자외선 조사기(2)로부터의 자외선이 산소 농도 센서(9)에 조사되어, 기판(W1)의 주면으로의 자외선 조사를 저해한다. 이에 반해, 기판 처리 장치(10A)에 있어서는, 산소 농도 센서(9)가 기판(W1)의 바로 위의 공간을 피해 설치되어 있으므로, 자외선 조사기(2)로부터의 자외선이 적절히 기판(W1)의 주면에 조사된다.
산소 농도 센서(9)는 처리 공간(H1)에 대해 조정용 기체의 흐름의 하류 측에 설치되어도 된다. 도 6의 예에서는, 산소 농도 센서(9)는 통 부재(3)의 내주면(3a)과 대향하는 위치에 설치되어 있다. 보다 구체적으로는, 산소 농도 센서(9)는, 기판 유지부(1)의 베이스(11)가 제1 위치에 위치하는 상태에 있어서, 통 부재(3)의 내주면(3a)과 베이스(11)의 측면(1b) 사이에 위치한다.
처리 공간(H1) 내의 기체는 통 부재(3)의 내주면(3a)과 베이스(11)의 측면(1b) 사이의 유로를 흘러 배기부(61)로부터 배출된다. 이 유로를 흐르는 기체의 산소 농도는 처리 공간(H1) 내의 산소 농도와 거의 같다고 생각할 수 있으므로, 산소 농도 센서(9)는 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 검출할 수 있다.
산소 농도 센서(9)는 제어부(7)와 전기적으로 접속된다. 산소 농도 센서(9)는, 검출한 산소 농도값을 제어부(7)에 출력한다. 제어부(7)는, 산소 농도 센서(9)에 의해 검출된 산소 농도값이 소정의 농도 범위 내가 되도록, 기체 공급부(4)로부터 공급되는 조정용 기체의 유량을 제어한다. 제어부(7)는 이 산소 농도 제어를, 자외선 조사기(2)가 자외선을 조사하는 기간의 적어도 일부에 있어서 실행한다.
기판 처리 장치(10A)의 동작의 일례는 도 5의 플로차트와 동일하다. 단, 제어부(7)는 단계 S6~S8의 실행 중에 상술한 산소 농도 제어를 실행한다. 보다 구체적인 일례로서, 산소 농도값에 대한 목표값이 미리 설정되어도 된다. 이 목표값은 소정의 농도 범위 내의 값이다. 도 7은, 기판 처리 장치(10A)의 전기적인 구성의 일례를 나타내는 기능 블록도이다. 제어부(7)에는, 산소 농도 센서(9)로부터 산소 농도값이 입력되고, 또 목표값도 입력된다. 제어부(7)는 산소 농도값이 목표값에 근접하도록, 공급 밸브(42)를 제어한다.
예를 들면 제어부(7)는, 산소 농도값이 목표값보다 밑돌고 있을 때에, 공급 밸브(42)를 제어하여 조정용 기체의 유량을 저하시킨다. 처리 공간(H1)에 유입되는 조정용 기체의 유량이 저하되면, 통 부재(3)보다 하방 측의 비처리 공간(H2)(도 6 참조)의 공기가 부분적으로 처리 공간(H1) 내로 끌려들어갈 수 있다. 비처리 공간(H2)의 산소 농도는 처리 공간(H1) 내의 산소 농도에 비해 높기 때문에, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도는 증대될 수 있다. 즉, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 목표값에 근접시킬 수 있다.
한편, 제어부(7)는, 산소 농도값이 목표값을 웃돌고 있을 때에, 공급 밸브(42)를 제어하여 조정용 기체의 유량을 증대시킨다. 이에 의해, 보다 많은 처리 공간(H1) 내의 공기가 조정용 기체로 치환되므로, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도는 저하된다. 따라서, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 목표값에 근접시킬 수 있다.
이상과 같이, 기판 처리 장치(10A)에 의하면, 제어부(7)는, 산소 농도 센서(9)에 의해 검출된 산소 농도값이 소정의 농도 범위 내가 되도록, 조정용 기체의 유량을 제어하므로, 보다 확실하게 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 소정의 농도 범위 내로 조정할 수 있다.
게다가 상술한 예에서는, 산소 농도 센서(9)가 처리 공간(H1)에 대해 조정용 기체의 흐름의 하류 측에 위치하고 있으므로, 자외선 조사기(2)에 의한 기판(W1)의 자외선 조사를 저해하지 않는다.
도 8은, 기판 처리 장치(10B)의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8은, 기판 유지부(1)가 제1 위치에 정지한 상태에서의, 기판 처리 장치(10B)의 구성을 나타내고 있다. 기판 처리 장치(10B)는, 기체 공급부(4)의 구성을 제외하고, 기판 처리 장치(10A)와 동일한 구성을 가지고 있다.
도 8에 예시하는 기체 공급부(4)는 조정용 기체로서, 불활성 가스 및 산소를 처리 공간(H1)에 공급한다. 구체적인 일례로서, 기체 공급부(4)는, 배관(41)과, 공급 밸브(42, 44)와, 기체 공급원(43)과, 산소 공급원(45)을 포함하고 있다. 배관(41)은, 공통관(411)과, 분기관(412, 413) 이외에, 분기관(414)도 포함하고 있다.
분기관(414)의 일단은 공급 밸브(42)보다 하류 측에 있어서 공통관(411)의 도중에 연결되어 있고, 분기관(414)의 타단은 산소 공급원(45)에 연결되어 있다. 공급 밸브(44)는 분기관(414)의 도중에 설치되어 있으며, 분기관(414) 내의 유로의 개폐를 전환한다. 공급 밸브(44)는 제어부(7)에 의해 제어된다. 공급 밸브(44)는, 분기관(414) 내의 산소의 유량을 조정 가능한 밸브이다.
공급 밸브(42, 44) 양쪽 모두가 열림으로써, 불활성 가스와 산소의 혼합 가스가 조정용 기체로서 공급 개구부(321a, 322a)로부터 처리 공간(H1)으로 토출된다. 제어부(7)는 공급 밸브(42, 44)를 제어하여 불활성 가스의 유량과 산소의 유량을 조정함으로써, 조정용 기체의 산소 농도를 조정할 수 있다.
제어부(7)는, 산소 농도 센서(9)에 의해 검출된 산소 농도값에 의거하여 공급 밸브(42, 44)를 제어한다. 구체적으로는, 제어부(7)는, 산소 농도 센서(9)에 의해 검출된 산소 농도값이 소정의 농도 범위 내로 유지되도록, 공급 밸브(42, 44)(즉, 불활성 가스 및 산소의 유량)를 제어한다. 제어부(7)는 이 산소 농도 제어를, 자외선 조사기(2)가 자외선을 조사하는 기간의 적어도 일부에 있어서 실행한다.
기판 처리 장치(10A)의 동작의 일례는 도 5의 플로차트와 동일하다. 단, 제어부(7)는 단계 S6~S8의 실행 중에 상술한 산소 농도 제어를 실행한다. 예를 들면, 제어부(7)는 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 저하시킬 때에, 공급 밸브(42, 44)를 제어하여 조정용 기체의 산소 농도를 저하시킨다. 구체적인 일례로서, 제어부(7)는 공급 밸브(42, 44)를 제어하여, 불활성 가스의 유량을 증대시키면서 산소의 유량을 저하시킨다. 예를 들면 제어부(7)는 산소의 유량을 0으로 제어해도 된다. 이에 의해, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 신속하게 저하시킬 수 있다.
한편, 제어부(7)는 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 증대시킬 때에, 공급 밸브(42, 44)를 제어하여, 조정용 기체의 산소 농도를 증대시킨다. 구체적인 일례로서, 제어부(7)는 공급 밸브(42, 44)를 제어하여, 불활성 가스의 유량을 저하시키면서 산소의 유량을 증대시킨다. 이에 의해, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도를 신속하게 증대시킬 수 있다.
이상과 같이, 기판 처리 장치(10B)에 의하면, 기체 공급부(4)가 산소도 공급한다. 이에 의하면, 조정용 기체의 산소 농도를 상술한 바와 같이 조정함으로써, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도의 변화 속도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 처리의 스루풋을 향상할 수 있다.
제3 실시 형태.
도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 자외선의 강도는 패턴(P1)의 깊이 방향에 있어서, 강약을 나타낸다. 따라서, 패턴(P1) 사이의 간극에 있어서, 자외선의 강도가 높은 영역에서는 오존을 생성하기 쉬운 데 반해, 자외선의 강도가 낮은 영역에서는, 오존을 생성하기 어렵다. 이에, 제3 실시 형태에서는, 패턴(P1) 사이의 간극 중 보다 넓은 영역에 있어서, 오존을 생성하는 것을 도모한다.
도 9는, 기판 처리 장치(10C)의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 기판 처리 장치(10C)는, 자외선 조사기(2)의 구성을 제외하고, 기판 처리 장치(10)와 동일한 구성을 가지고 있다.
기판 처리 장치(10C)에 있어서는, 복수의 자외선 조사기(2)가 설치된다. 복수의 자외선 조사기(2)에는, 서로 상이한 스펙트럼(분광 분포)으로 자외선을 조사하는 2종의 자외선 조사기(2a, 2b)가 포함되어 있다. 여기서, 「상이한 스펙트럼」의 정의에 대해 설명한다. 상이한 스펙트럼이란, 광원으로부터 출력되는 광의 스펙트럼에 포함되는 피크 파장이 서로 상이한 것을 의미한다. 피크 파장이란, 그 스펙트럼에 있어서 광의 강도가 피크값을 취할 때의 파장이다. 이 피크 파장은 하나의 광원의 스펙트럼에 있어서 복수 존재할 수 있다. 예를 들면 저압 수은 램프로부터 조사되는 자외선의 피크 파장은 복수 있으며, 예를 들면 185[nm] 및 254[nm]이다. 이하에서는, 피크 파장을 단순히 파장이라고도 부른다.
복수의 자외선 조사기(2)로서는, 저압 수은 램프 이외에, 고압 수은 램프, 엑시머 램프, 메탈할라이드 램프 및 UV(ultraviolet)-LED(Light Emitting Diode) 등의 광원이 채용될 수 있다. 이들 각종 광원으로부터 조사되는 광의 스펙트럼은 서로 상이하다.
또 같은 종류의 광원이어도 스펙트럼은 상이할 수 있다. 예를 들면 엑시머 램프는 방전 가스(예를 들면 희가스 또는 희가스 할로겐 화합물)를 충전한 석영관과, 한 쌍의 전극을 구비하고 있다. 방전 가스는 한 쌍의 전극 사이에 존재하고 있다. 한 쌍의 전극 사이에 고주파·고전압을 인가함으로써, 방전 가스가 여기되어 엑시머 상태가 된다. 방전 가스는 엑시머 상태로부터 기저 상태로 되돌아올 때에 자외선을 발생시킨다. 이 엑시머 램프로부터 조사되는 자외선의 스펙트럼은, 방전 가스의 종류 등에 따라 상이할 수 있다. 구체적으로는, 엑시머 램프로부터 조사되는 자외선의 피크 파장은 방전 가스의 종류 등에 따라, 126[nm], 146[nm], 172[nm], 222[nm] 또는 308[nm] 등의 값을 취할 수 있다.
즉 복수의 자외선 조사기(2)로서는, 저압 수은 램프 및 엑시머 램프 등의 복수 종류의 광원을 채용해도 되고, 혹은, 스펙트럼이 상이한 동일 종의 광원을 채용해도 된다.
기판 처리 장치(10C)의 동작의 일례는 도 5의 플로차트와 동일하다. 단, 단계 S6에서, 제어부(7)는 자외선 조사기(2a, 2b) 양쪽 모두에 자외선을 조사시킨다.
자외선 조사기(2a)가 조사하는 제1 자외선의 피크 파장은, 자외선 조사기(2b)가 조사하는 제2 자외선의 피크 파장과 상이하므로, 제1 자외선이 패턴(P1) 사이의 간극에 있어서 나타내는 강도의 강약의 주기는, 제2 자외선이 패턴(P1) 사이의 간극에 있어서 나타내는 강도의 강약의 주기와 상이하다.
도 10 및 도 11은, 기판(W1)의 패턴(P1) 근방의 자외선의 강도의 일례를 파장마다 나타내는 도면이다. 도 10 및 도 11은 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 도 10의 지면 좌측에는 파장 λa(=126[nm])의 자외선을 이용했을 때의 결과가 나타내어지고, 지면 우측에는 파장 λb(=172[nm])의 자외선을 이용했을 때의 결과가 나타내어져 있다. 도 10의 예에서는, 자외선의 강도가 등고선 C1~C4로 나타내어져 있다. 등고선 C1~C4로 나타내어지는 자외선의 강도는 그 부호의 숫자가 작을수록 높다. 즉 등고선 C1로 나타내어지는 강도가 가장 높고, 등고선 C4로 나타내어지는 강도가 가장 낮고, 등고선 C2로 나타내어지는 강도는 등고선 C3으로 나타내어지는 강도보다 높다.
도 10 및 도 11의 예에서는, 패턴(P1)의 높이 및 폭은 각각 200[nm] 및 10[nm]으로 설정되어 있다. 도 10에서는, 하나의 패턴(P1)의 근방의 자외선의 강도를 나타내고 있지만, 실제 시뮬레이션은, 복수의 패턴(P1)이 수평 방향으로 같은 간격(피치)으로 나란히 배치된 구조에 대해 행해지고 있다. 이 시뮬레이션에 있어서, 패턴(P1)의 피치는 50[nm]으로 설정되어 있다. 따라서, 패턴(P1) 사이의 간극의 폭은 40[nm]이다.
도 11에서는, 패턴(P1)의 측면에 있어서의 자외선의 강도가 당해 간극의 깊이 방향(Z방향)에 대해 나타내어져 있다. 이하에서는, 당해 간극의 깊이 방향에 있어서의 위치를 깊이 위치라고 부른다. 또 패턴(P1)의 상단(+Z축 측의 끝)의 깊이 위치를 0[nm]으로 정의한다. 패턴(P1)의 높이는 200[nm]이므로, 패턴(P1)의 하단(-Z축 측의 구석)의 깊이 위치는 200[nm]이 된다. 도 11에서는, 자외선 조사기(2a)로부터의 파장 λa의 자외선의 강도가 실선으로 나타내어지고, 자외선 조사기(2b)로부터의 파장 λb의 자외선의 강도가 파선으로 나타내어져 있다.
도 10 및 도 11에 나타내어지는 바와 같이, 파장 λa의 자외선의 강도는, 그 깊이 위치가 패턴(P1)의 상단으로부터 하단을 향함에 따라, 증감을 반복하면서도 그 피크값(극대값)이 서서히 저하되는 경향을 나타낸다. 한편, 파장 λb의 자외선의 강도는 그 깊이 위치가 패턴(P1)의 상단으로부터 하단을 향함에 따라 증감을 반복하지만, 그 피크값은 그다지 저하되지 않는다. 이는, 파장 λb가 파장 λa보다 길기 때문에, 파장 λb의 자외선은 파장 λa의 자외선에 비해, 패턴(P1) 사이의 간극으로 진입하기 쉽기 때문이다.
깊이 방향에서의 자외선의 증감 주기는 파장 λa, λb마다 상이하다. 따라서, 자외선의 강도가 각 피크값을 취할 때의 깊이 위치는 파장 λa, λb 마다 상이하고, 자외선의 강도가 각 보텀값(극소값)을 취할 때의 깊이 위치도 파장 λa, λb마다 상이하다. 예를 들면 깊이 위치 140[nm] 근방에 있어서, 파장 λa의 자외선의 강도는 보텀값 B3을 취하는데 반해, 파장 λb의 자외선의 강도는 피크값을 취한다. 즉, 깊이 위치 140[nm] 근방의 영역에서는, 파장 λa의 자외선의 강도 부족을, 파장 λb의 자외선의 강도에 의해 보완할 수 있다.
즉, 복수의 자외선 조사기(2a, 2b) 양쪽 모두가 기판(W1)의 주면에 자외선을 조사함으로써, 파장 λa의 자외선의 강도가 낮은 영역이어도, 파장 λb의 자외선에 의해 식 (1)의 괴리 반응을 발생시킬 수 있다. 이에 의해, 당해 영역에서도 오존을 생성할 수 있다. 따라서, 패턴(P1) 사이의 간극 중 보다 넓은 영역에 있어서 오존을 생성할 수 있다.
그런데, 기판 처리 장치(10C)에 의하면, 패턴(P1) 사이의 간극 중 보다 넓은 영역에 있어서 자외선의 강도가 높아진다. 따라서, 자외선 자체에 의한 유기물의 분해 기능에 의해, 패턴(P1) 사이의 유기물도 보다 넓은 영역에서 제거할 수 있다. 그러나, 긴 파장 λb의 자외선의 광자 에너지는 짧은 파장 λa의 자외선의 광자 에너지보다 작으므로, 파장 λb의 자외선은 파장 λa의 자외선에 비해 적은 종류의 분자 결합밖에 절단할 수 없다. 즉, 파장 λb의 자외선의 강도가 증대되는 영역이어도, 파장 λa의 자외선의 강도가 낮으면, 자외선 자체의 분해 기능에 의한 유기물의 분해는 충분하지 않다.
기판 처리 장치(10C)에 있어서도, 처리 공간(H1) 내의 산소 농도는 기판 처리 장치(10)와 마찬가지로, 소정의 농도 범위 내로 조정된다. 따라서, 오존을 활용한 유기물의 제거 기능을 유효하게 활용할 수 있다. 즉, 파장 λb의 자외선도 파장 λa의 자외선과 마찬가지로 괴리 반응을 일으키게 할 수 있으므로, 패턴(P1) 사이의 간극 중 파장 λa의 자외선의 강도가 낮은 영역이어도, 파장 λb의 자외선의 강도가 높으면, 당해 영역에 있어서도 오존을 생성할 수 있다. 따라서, 당해 오존이 당해 영역의 유기물을 분해하여 제거할 수 있다. 이에 의해, 당해 영역의 유기물도 보다 적절히 제거할 수 있다.
이상과 같이, 기판 처리 장치(10C)에 의하면, 패턴(P1) 사이의 간극에 있어서의 오존의 생성량을 증대할 수 있어, 패턴(P1) 사이의 유기물을 적절히 제거할 수 있다.
다음에 피크 파장의 선정 방식의 일례에 대해 설명한다. 파장 λa의 자외선의 강도가 작은 영역 R1~R4 내 중 적어도 어느 하나에 있어서, 파장 λb의 자외선의 강도가 피크값을 취하도록, 파장 λa, λb를 선정한다. 이에 의해, 그 영역에 있어서의 파장 λa의 자외선의 강도 부족을, 파장 λb의 자외선이 보완할 수 있다.
다음에 영역 R1~R4의 정의의 일례에 대해 보다 상세하게 설명한다. 여기서는 영역 Rn(n은 1~4)을, 영역 Rn의 깊이 방향의 중심과 영역 Rn의 깊이 방향의 폭으로 정의한다. 구체적으로는, 영역 Rn의 중심은 파장 λa의 자외선의 강도가 보텀값 Bn(n은 1~4)을 취할 때의 깊이 위치와 동일하고, 영역 Rn의 폭은 파장 λa의 자외선의 강도의 증감 주기 Wt1의 반주기와 동일하다. 즉, 영역 Rn은, 자외선의 강도가 보텀값 Bn을 취할 때의 깊이 위치를 중심으로 하고, 증감 주기 Wt1의 반주기를 폭으로 한 영역이다.
이러한 영역 Rn에 있어서는 파장 λa의 자외선의 강도는 낮다. 따라서, 영역 Rn 내 중 어느 하나에 있어서, 파장 λb의 자외선의 강도가 피크값을 취하면, 그 영역에서의 파장 λa의 자외선의 강도 부족을 파장 λb의 자외선이 효과적으로 보완할 수 있다.
또 도 11에 나타내는 바와 같이, 보텀값 Bn은 깊이 위치가 깊을수록 작아지는 경향을 나타내고 있다. 따라서, 비교적 깊은 위치에 있는 영역 R3 또는 영역 R4에 있어서, 파장 λa의 자외선의 강도 부족이 보다 현저해진다. 따라서, 영역 R3 내 또는 영역 R4 내에 있어서 파장 λb의 자외선의 강도가 피크값을 취하는 것이 바람직하다. 도 11의 예에서는, 파장 λb의 자외선의 강도는 영역 R3 내에 있어서 피크값을 취한다. 이에 의해, 영역 R3에 있어서의 파장 λa의 자외선의 현저한 강도 부족을 파장 λb의 자외선에 의해 보완할 수 있다.
보다 일반적으로 설명하면, 패턴(P1)의 높이 방향에 있어서의 중점(도 11에서는 깊이 위치 100[nm])보다 패턴(P1)의 하단 측에 있는 영역 R3, R4 내 중 어느 하나에 있어서, 파장 λb의 자외선의 강도가 피크값을 취하도록, 파장 λb를 선정하면 된다.
또 상술한 예에서는, 2종의 자외선 조사기(2a, 2b)가 설치되어 있지만, 피크 파장이 서로 상이한 3종 이상의 자외선 조사기(2)가 설치되어도 된다. 이에 의하면, 패턴(P1) 사이의 간극에 있어서, 보다 넓은 영역에서 자외선이 서로의 강도 부족을 서로 보완하므로, 보다 넓은 영역에서 많은 오존을 생성할 수 있다.
기판 처리 장치는 상세하게 나타내어져 기술되었는데, 상기의 기술은 모든 양태에 있어서 예시이며 한정적은 아니다. 따라서, 기판 처리 장치는, 그 개시의 범위 내에 있어서, 실시 형태를 적절히 변형, 생략하는 것이 가능하다. 또 상술한 실시 형태는 적절히 조합하는 것이 가능하다.
1: 기판 유지부 2, 2a, 2b: 자외선 조사기
4: 기체 공급부 7: 제어부
10, 10A~10C: 기판 처리 장치 W1: 기판
P1: 미세 구조물(패턴)

Claims (9)

  1. 표면에 미세 구조물이 형성된 기판을 유지하는 기판 유지 공정과,
    상기 기판의 상기 표면과 처리 공간을 사이에 두고 대향하는 자외선 조사기가 상기 기판의 상기 표면에 자외선을 조사하는 자외선 조사 공정
    을 구비하고,
    상기 자외선 조사 공정의 적어도 일부의 기간에 있어서, 상기 처리 공간에 기체를 공급하여, 상기 처리 공간 내의 산소 농도를 0.3[vol%] 이상 또한 8.0[vol%] 이하의 농도 범위 내로 조정하는, 기판 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자외선 조사 공정의 적어도 일부의 기간에 있어서, 상기 처리 공간 내의 산소 농도를 0.6[vol%] 이상 또한 7.0[vol%] 이하의 농도 범위 내로 조정하는, 기판 처리 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기체로서 불활성 가스 및 산소를 상기 처리 공간에 공급하는, 기판 처리 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 공간에 대해 상기 기체의 흐름의 하류 측에 위치하는 산소 농도 센서에 의해 검출된 농도값이 상기 농도 범위 내가 되도록, 상기 기체의 유량을 제어하는, 기판 처리 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자외선 조사 공정에 있어서, 피크 파장이 상이한 자외선을 각각 복수의 자외선 조사기로부터 상기 기판의 상기 표면에 조사하는, 기판 처리 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세 구조물은, 패턴 폭이 50[nm] 이하 또한 애스펙트비가 3.5 이상인 패턴을 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 기판을 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판의 표면에 대해 처리 공간을 사이에 두고 대향하는 자외선 조사기와,
    상기 처리 공간에 기체를 공급하는 기체 공급부와,
    상기 기체 공급부로 하여금 상기 기체를 공급하게 해, 상기 처리 공간의 산소 농도가 0.3[vol%] 이상 8.0[vol%] 이하의 농도 범위가 되도록 제어하면서, 상기 자외선 조사기로부터 상기 기판의 상기 표면에 자외선을 조사시키는 제어부
    를 구비하는, 기판 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 기체 공급부는, 상기 기체로서, 불활성 가스 및 산소를 상기 처리 공간에 공급하는, 기판 처리 장치.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 처리 공간에 대해, 상기 기체의 흐름의 하류 측에 설치된 산소 농도 센서를 추가로 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 산소 농도 센서에 의해 검출된 농도값에 의거하여, 상기 처리 공간의 산소 농도가 0.3[vol%] 이상 8.0[vol%] 이하의 농도 범위가 되도록, 상기 기체의 유량을 제어하는, 기판 처리 장치.
KR1020217029034A 2019-03-13 2020-01-22 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 KR102654154B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019045516A JP7242354B2 (ja) 2019-03-13 2019-03-13 基板処理方法および基板処理装置
JPJP-P-2019-045516 2019-03-13
PCT/JP2020/002026 WO2020183920A1 (ja) 2019-03-13 2020-01-22 基板処理方法および基板処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210124446A true KR20210124446A (ko) 2021-10-14
KR102654154B1 KR102654154B1 (ko) 2024-04-03

Family

ID=72427268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217029034A KR102654154B1 (ko) 2019-03-13 2020-01-22 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7242354B2 (ko)
KR (1) KR102654154B1 (ko)
CN (1) CN113544820A (ko)
TW (1) TWI745860B (ko)
WO (1) WO2020183920A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022187165A (ja) * 2021-06-07 2022-12-19 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装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001015472A (ja) * 1999-06-28 2001-01-19 Hoya Schott Kk 紫外光照射方法及び装置
JP2004162124A (ja) * 2002-11-13 2004-06-10 Shibaura Mechatronics Corp 基板の処理装置及び処理方法
JP2011204944A (ja) 2010-03-26 2011-10-13 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置および基板処理方法
JP2017174967A (ja) * 2016-03-23 2017-09-28 Jsr株式会社 基板処理方法
JP2018166183A (ja) 2017-03-28 2018-10-25 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置、基板処理方法および紫外線照射手段の選択方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998044542A1 (fr) * 1997-03-28 1998-10-08 Tokyo Electron Limited Procede et dispositif de traitement de substrat
JP3336975B2 (ja) * 1998-03-27 2002-10-21 日本電気株式会社 基板処理方法
JP6277952B2 (ja) * 2014-12-26 2018-02-14 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、記憶媒体及び加熱装置
JP6543064B2 (ja) * 2015-03-25 2019-07-10 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 露光装置、基板処理装置、基板の露光方法および基板処理方法
JP6781031B2 (ja) * 2016-12-08 2020-11-04 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び熱処理装置
JP6899217B2 (ja) * 2016-12-28 2021-07-07 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置、基板処理方法および基板処理システム
JP6811119B2 (ja) * 2017-03-01 2021-01-13 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 露光装置、基板処理装置、基板の露光方法および基板処理方法
JP6943012B2 (ja) * 2017-05-10 2021-09-29 東京エレクトロン株式会社 液処理方法、液処理装置、及び記憶媒体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001015472A (ja) * 1999-06-28 2001-01-19 Hoya Schott Kk 紫外光照射方法及び装置
JP2004162124A (ja) * 2002-11-13 2004-06-10 Shibaura Mechatronics Corp 基板の処理装置及び処理方法
JP2011204944A (ja) 2010-03-26 2011-10-13 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置および基板処理方法
JP2017174967A (ja) * 2016-03-23 2017-09-28 Jsr株式会社 基板処理方法
JP2018166183A (ja) 2017-03-28 2018-10-25 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置、基板処理方法および紫外線照射手段の選択方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102654154B1 (ko) 2024-04-03
JP2020150098A (ja) 2020-09-17
TWI745860B (zh) 2021-11-11
JP7242354B2 (ja) 2023-03-20
WO2020183920A1 (ja) 2020-09-17
CN113544820A (zh) 2021-10-22
TW202040671A (zh) 2020-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102543747B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판을 처리하기 위한 방법
JP7356809B2 (ja) 基材処理装置及び方法
KR20190114773A (ko) 기판 랙과 기판 처리 시스템 및 방법
KR102433558B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20150146440A (ko) 기판 처리 방법, 기판 처리 장치, 기판 처리 시스템 및 기억 매체
US10388543B2 (en) Substrate processing device, substrate processing method, and ultraviolet irradiator selecting method
JP5765504B1 (ja) 光照射装置
JP2018107077A (ja) 除電装置および除電方法
US20080296258A1 (en) Plenum reactor system
US11353792B2 (en) Substrate processing apparatus
KR20210124446A (ko) 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
KR102036236B1 (ko) 광처리 장치 및 광처리 방법
WO2018084133A1 (ja) 紫外線処理装置
JP2015103545A (ja) 光源装置およびデスミア処理装置
WO2022181604A1 (ja) 基板処理方法および基板処理装置
JP2017017070A (ja) 光処理装置および光処理方法
JP2702697B2 (ja) 処理装置および処理方法
CN117916861A (zh) 基板处理方法以及基板处理装置
JP2022148647A (ja) 基板処理方法
JP2010171197A (ja) エッチング方法
JPS6332928A (ja) アッシング装置
JPS6370426A (ja) アツシング装置
JP2010123612A (ja) エッチング方法
JPH08288269A (ja) 処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)