KR20220130016A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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KR20220130016A
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wafer
zirconium oxide
oxide film
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KR1020220028665A
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아츠시 야마시타
고지 가가와
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 마스크로서 사용되는 산화지르코늄막을 기판 상으로부터 양호하게 제거할 수 있는 기술을 제공한다. 본 개시의 일 양태에 의한 기판 처리 방법은, 준비 공정과, 마스크 제거 공정과, 건조 공정을 포함한다. 준비 공정은, 적층막 상에 마스크인 산화지르코늄막이 형성되고, 또한 주어진 형상으로 건식 에칭된 기판을 준비한다. 마스크 제거 공정은, 준비 공정 후에, 기판에 대하여 황산을 주성분으로 하는 마스크 제거액을 공급하여, 산화지르코늄막을 제거한다. 건조 공정은, 마스크 제거 공정 후에, 린스액으로 젖은 기판의 표면을 건조시킨다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
개시의 실시 형태는, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고도 호칭함) 등의 기판 상에 형성되어, 게이트 산화막으로서 사용되는 산화지르코늄(ZrO2)막을 주어진 패턴 형상으로 에칭하는 기술이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2005-79316호 공보
본 개시는, 마스크로서 사용되는 산화지르코늄막을 기판 상으로부터 양호하게 제거할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 기판 처리 방법은, 준비 공정과, 마스크 제거 공정과, 건조 공정을 포함한다. 준비 공정은, 적층막 상에 마스크인 산화지르코늄막이 형성되고, 또한 주어진 형상으로 건식 에칭된 기판을 준비한다. 마스크 제거 공정은, 상기 준비 공정 후에, 상기 기판에 대하여 황산을 주성분으로 하는 마스크 제거액을 공급하여, 상기 산화지르코늄막을 제거한다. 건조 공정은, 상기 마스크 제거 공정 후에, 린스액으로 젖은 상기 기판의 표면을 건조시킨다.
본 개시에 의하면, 마스크로서 사용되는 산화지르코늄막을 기판 상으로부터 양호하게 제거할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 처리 유닛의 구체적인 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 3은 실시 형태에 따른 혼합액 공급부의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 실시 형태에 따른 준비 처리 후의 웨이퍼 표면의 상태의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 5는 실시 형태에 따른 마스크 제거 처리를 도시하는 모식도이다.
도 6은 실시 형태에 따른 마스크 제거 처리 후의 웨이퍼 표면의 상태의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 7은 실시 형태에 따른 프리 잔사 제거 처리를 도시하는 모식도이다.
도 8은 실시 형태에 따른 프리 잔사 제거 처리 후의 웨이퍼 표면의 상태의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 9는 실시 형태에 따른 잔사 제거 처리를 도시하는 모식도이다.
도 10은 실시 형태에 따른 잔사 제거 처리 후의 웨이퍼 표면의 상태의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 11은 실시 형태에 따른 린스 처리 및 건조 처리를 도시하는 모식도이다.
도 12는 실시 형태의 변형예 1에 관한 처리 유닛의 구체적인 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 13은 실시 형태의 변형예 1에 관한 린스 처리 및 건조 처리를 도시하는 모식도이다.
도 14는 실시 형태의 변형예 2에 관한 건조 처리 유닛의 구체적인 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 15는 실시 형태의 변형예 3에 관한 노즐의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 16은 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템이 실행하는 기판 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 기재하는 실시 형태에 의해 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면은 모식적인 것이며, 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실과 다른 경우가 있는 것에 유의할 필요가 있다. 또한, 도면의 상호간에 있어서도, 서로의 치수 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 경우가 있다.
종래, 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고도 호칭함) 등의 기판 상에 형성되어, 게이트 산화막으로서 사용되는 산화지르코늄(ZrO2)막을 주어진 패턴 형상으로 에칭하는 기술이 알려져 있다.
한편, 산화지르코늄막을 마스크로서 사용할 경우, 다른 막에 최대한 영향을 주지 않고 최종적으로 모두 제거할 필요가 있는데, 마스크로서 사용되는 산화지르코늄막을 양호하게 제거하는 처리에 대해서는, 지금까지 거의 지견이 없었다.
그래서, 상술한 문제점을 극복하고, 마스크로서 사용되는 산화지르코늄막을 기판 상으로부터 양호하게 제거할 수 있는 기술의 실현이 기대되고 있다.
<기판 처리 시스템의 개요>
우선, 도 1을 참조하면서, 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 개략 구성에 대해서 설명한다. 도 1은, 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 기판 처리 시스템(1)은 기판 처리 장치의 일례이다. 이하에서는, 위치 관계를 명확히 하기 위해서, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은, 반출입 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반출입 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은 인접해서 마련된다.
반출입 스테이션(2)은, 캐리어 적재부(11)와, 반송부(12)를 구비한다. 캐리어 적재부(11)에는, 복수매의 기판, 실시 형태에서는 반도체 웨이퍼(W)(이하, 웨이퍼(W)라고 호칭함)를 수평 상태에서 수용하는 복수의 캐리어(C)가 적재된다.
반송부(12)는, 캐리어 적재부(11)에 인접해서 마련되고, 내부에 기판 반송 장치(13)와, 전달부(14)를 구비한다. 기판 반송 장치(13)는, 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(13)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하여, 웨이퍼 보유 지지 기구를 사용해서 캐리어(C)와 전달부(14)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)은, 반송부(12)에 인접해서 마련된다. 처리 스테이션(3)은, 반송부(15)와, 복수의 처리 유닛(16)을 구비한다. 복수의 처리 유닛(16)은, 반송부(15)의 양측에 배열되어 마련된다.
반송부(15)는, 내부에 기판 반송 장치(17)를 구비한다. 기판 반송 장치(17)는, 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(17)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하여, 웨이퍼 보유 지지 기구를 사용해서 전달부(14)와 처리 유닛(16)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 유닛(16)은, 기판 반송 장치(17)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)에 대하여 소정의 기판 처리를 행한다.
또한, 기판 처리 시스템(1)은 제어 장치(4)를 구비한다. 제어 장치(4)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 제어부(18)와 기억부(19)를 구비한다. 기억부(19)에는, 기판 처리 시스템(1)에서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(18)는, 기억부(19)에 기억된 프로그램을 판독해서 실행함으로써, 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어 장치(4)의 기억부(19)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들어 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그네트 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
상기와 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)에서는, 먼저, 반출입 스테이션(2)의 기판 반송 장치(13)가, 캐리어 적재부(11)에 적재된 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 취출한 웨이퍼(W)를 전달부(14)에 적재한다. 전달부(14)에 적재된 웨이퍼(W)는, 처리 스테이션(3)의 기판 반송 장치(17)에 의해 전달부(14)로부터 취출되어, 처리 유닛(16)에 반입된다.
처리 유닛(16)에 반입된 웨이퍼(W)는, 처리 유닛(16)에 의해 처리된 후, 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16)으로부터 반출되어 전달부(14)에 적재된다. 그리고, 전달부(14)에 적재된 처리가 끝난 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(13)에 의해 캐리어 적재부(11)의 캐리어(C)로 복귀된다.
<처리 유닛의 구성>
이어서, 처리 유닛(16)의 구성에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는, 처리 유닛(16)의 구체적인 구성의 일례를 도시하는 모식도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 처리 유닛(16)은, 챔버(20)와, 기판 처리부(30)와, 액 공급부(40)와, 회수 컵(50)을 구비한다.
챔버(20)는, 기판 처리부(30)와, 액 공급부(40)와, 회수 컵(50)을 수용한다. 챔버(20)의 천장부에는, FFU(Fan Filter Unit)(21)가 마련된다. FFU(21)는, 챔버(20) 내에 다운 플로우를 형성한다.
기판 처리부(30)는, 보유 지지부(31)와, 지주부(32)와, 구동부(33)를 구비하여, 적재된 웨이퍼(W)에 액 처리를 실시한다. 보유 지지부(31)는, 웨이퍼(W)를 수평하게 보유 지지한다. 지주부(32)는, 연직 방향으로 연장되는 부재이며, 기단부가 구동부(33)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 선단부에서 보유 지지부(31)를 수평하게 지지한다. 구동부(33)는, 지주부(32)를 연직축 주위로 회전시킨다.
이러한 기판 처리부(30)는, 구동부(33)를 사용해서 지주부(32)를 회전시킴으로써 지주부(32)에 지지된 보유 지지부(31)를 회전시키고, 이에 의해, 보유 지지부(31)에 보유 지지된 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
기판 처리부(30)가 구비하는 보유 지지부(31)의 상면에는, 웨이퍼(W)를 측면으로부터 보유 지지하는 보유 지지 부재(31a)가 마련된다. 웨이퍼(W)는, 이러한 보유 지지 부재(31a)에 의해 보유 지지부(31)의 상면으로부터 약간 이격된 상태에서 수평 보유 지지된다. 또한, 웨이퍼(W)는, 기판 처리가 행하여지는 표면을 상방을 향하게 한 상태에서 보유 지지부(31)에 보유 지지된다.
액 공급부(40)는, 웨이퍼(W)에 대하여 처리 유체를 공급한다. 액 공급부(40)는, 복수(여기서는 3개)의 노즐(41a 내지 41c)과, 노즐(41a 내지 41c)을 수평하게 지지하는 암(42a)과, 암(42a)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(43a)를 구비한다. 또한, 액 공급부(40)는, 노즐(41d)과, 노즐(41d)을 수평하게 지지하는 암(42b)과, 암(42b)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(43b)를 구비한다.
노즐(41a)은, 밸브(44a) 및 유량 조정기(45a)를 통해서 혼합액 공급부(60)에 접속된다. 이러한 혼합액 공급부(60)의 상세에 대해서는 후술한다.
노즐(41b)은, 밸브(44b), 유량 조정기(45b) 및 히터(47)를 통해서 DIW 공급원(46b)에 접속된다. DIW 공급원(46b)은, 예를 들어 DIW(DeIonized Water: 탈이온수)를 저류하는 탱크이다. 이러한 DIW는, 순수의 일례이다. 히터(47)는, 제어부(18)로부터의 지령에 기초하여, 노즐(41b)에 공급되는 DIW를 승온한다.
노즐(41c)은, 밸브(44c) 및 유량 조정기(45c)를 통해서 DHF 공급원(46c)에 접속된다. DHF 공급원(46c)은, 예를 들어 DHF(희불산)을 저류하는 탱크이다. 이러한 DHF는, 불화 화합물을 포함하는 수용액의 일례이다.
노즐(41d)은, 밸브(44d) 및 유량 조정기(45d)를 통해서 IPA 공급원(46d)에 접속된다. IPA 공급원(46d)은, 예를 들어 IPA(IsoPropyl Alcohol)를 저류하는 탱크이다. 이러한 IPA는, 수용성 알코올의 일례이며, 또한 유기 용매의 일례이다.
노즐(41a)로부터는, 혼합액 공급부(60)로부터 공급되는 마스크 제거액(L1)(도 5 참조)이 토출된다. 이러한 마스크 제거액(L1)의 상세에 대해서는 후술한다. 노즐(41b)로부터는, DIW 공급원(46b)으로부터 공급되는 DIW, 또는 DIW가 히터(47)로 주어진 온도로 승온된 HDIW(Hot DIW)가 토출된다.
노즐(41c)로부터는, DHF 공급원(46c)으로부터 공급되는 DHF가 토출된다. 노즐(41d)로부터는, IPA 공급원(46d)으로부터 공급되는 IPA가 토출된다.
회수 컵(50)은, 보유 지지부(31)를 둘러싸도록 배치되어, 보유 지지부(31)의 회전에 의해 웨이퍼(W)로부터 비산하는 처리액을 포집한다. 회수 컵(50)의 저부에는, 배액구(51)가 형성되어 있어, 회수 컵(50)에 의해 포집된 처리액은, 이러한 배액구(51)로부터 처리 유닛(16)의 외부로 배출된다. 또한, 회수 컵(50)의 저부에는, FFU(21)로부터 공급되는 기체를 처리 유닛(16)의 외부로 배출하는 배기구(52)가 형성된다.
<혼합액 공급부의 구성>
이어서, 기판 처리 시스템(1)이 구비하는 혼합액 공급부(60)의 구성에 대해서, 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 3은, 실시 형태에 따른 혼합액 공급부(60)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 또한, 이하에 나타내는 혼합액 공급부(60)의 각 부는, 제어부(18)에 의해 제어 가능하다.
도 3에 도시한 바와 같이, 실시 형태에 따른 혼합액 공급부(60)는, 황산 공급부(100)와, 순수 공급부(120)와, 혼합부(140)를 구비한다.
황산 공급부(100)는 혼합부(140)에 황산을 공급한다. 이러한 황산은, 예를 들어 농황산이다. 황산 공급부(100)는, 황산 공급원(101a)과, 밸브(101b)와, 유량 조정기(101c)와, 탱크(102)와, 순환 라인(103)과, 황산 공급 라인(110)을 갖는다.
황산 공급원(101a)은, 밸브(101b) 및 유량 조정기(101c)를 통해서 탱크(102)에 접속된다. 이에 의해, 황산 공급원(101a)은, 밸브(101b) 및 유량 조정기(101c)를 통해서 탱크(102)에 황산을 공급하여, 탱크(102)에 황산을 저류할 수 있다.
순환 라인(103)은, 탱크(102)로부터 나와서, 이러한 탱크(102)로 되돌아가는 순환 라인이다. 이러한 순환 라인(103)에는, 탱크(102)를 기준으로 해서, 상류측부터 순서대로 펌프(104)와, 필터(105)와, 유량 조정기(106)와, 히터(107)와, 열전쌍(108)과, 전환부(109)가 마련된다.
펌프(104)는, 탱크(102)로부터 나와서, 순환 라인(103)을 통과하여, 탱크(102)로 되돌아가는 황산의 순환류를 형성한다. 필터(105)는, 순환 라인(103) 내를 순환하는 황산에 포함되는 파티클 등의 오염 물질을 제거한다. 유량 조정기(106)는, 순환 라인(103)을 통과하는 황산의 순환류의 유량을 조정한다.
히터(107)는, 순환 라인(103) 내를 순환하는 황산을 가열한다. 열전쌍(108)은, 순환 라인(103) 내를 순환하는 황산의 온도를 계측한다. 따라서, 제어부(18)는, 히터(107) 및 열전쌍(108)을 사용함으로써, 순환 라인(103) 내를 순환하는 황산의 온도를 제어할 수 있다.
전환부(109)는, 황산 공급 라인(110)을 통해서 혼합액 공급부(60)의 혼합부(140)에 접속되어, 순환 라인(103) 내를 순환하는 황산의 배향을 탱크(102) 또는 혼합부(140)로 전환할 수 있다.
황산 공급 라인(110)에는, 전환부(109)를 기준으로 해서, 상류측부터 순서대로 유량계(111)와, 전동의 니들 밸브(112)와, 밸브(113)와, 분기부(114)가 마련된다.
유량계(111)는, 황산 공급 라인(110)을 흐르는 황산의 유량을 측정한다. 니들 밸브(112)는, 황산 공급 라인(110)을 흐르는 황산의 유량을 조정한다. 분기부(114)는, 밸브(115)를 통해서 드레인부(DR)에 접속된다.
그리고, 제어부(18)는, 유량계(111)로 측정되는 값을 사용해서 니들 밸브(112)를 피드백 제어함으로써, 황산을 혼합부(140)에 고정밀도의 유량으로 공급할 수 있다.
또한, 탱크(102)에는, 순수 공급원(116a)과, 밸브(116b)와, 유량 조정기(116c)와, 밸브(116d)가 마련된다. 탱크(102)는, 밸브(116d)를 통해서 드레인부(DR)에 접속되고, 순수 공급원(116a)은, 밸브(116b) 및 유량 조정기(116c)를 통해서 탱크(102)와 밸브(116d)의 사이에 접속된다.
이에 의해, 제어부(18)는, 탱크(102) 내의 황산을 교환할 때 등에, 밸브(116b), 유량 조정기(116c) 및 밸브(116d)를 제어하여, 탱크(102) 내의 농황산을 주어진 농도로 희석하고 나서 드레인부(DR)에 배출할 수 있다.
순수 공급부(120)는, 혼합부(140)에 DIW를 공급한다. 순수 공급부(120)는, 순수 공급원(121a)과, 밸브(121b)와, 유량 조정기(121c)와, 탱크(122)와, 순수 공급 라인(123)을 갖는다.
순수 공급원(121a)은, 밸브(121b) 및 유량 조정기(121c)를 통해서 탱크(122)에 접속된다. 이에 의해, 순수 공급원(121a)은, 밸브(121b) 및 유량 조정기(121c)를 통해서 탱크(122)에 순수를 공급하여, 탱크(122)에 순수를 저류할 수 있다.
순수 공급 라인(123)에는, 탱크(122)를 기준으로 해서, 상류측부터 순서대로 밸브(124)와, 유량계(125)와, 전동의 니들 밸브(126)와, 밸브(127)와, 분기부(128)가 마련된다.
유량계(125)는, 순수 공급 라인(123)을 흐르는 순수의 유량을 측정한다. 니들 밸브(126)는, 순수 공급 라인(123)을 흐르는 순수의 유량을 조정한다. 분기부(128)는, 밸브(129)를 통해서 드레인부(DR)에 접속된다.
그리고, 제어부(18)는, 유량계(125)로 측정되는 값을 사용해서 니들 밸브(126)를 피드백 제어함으로써, 순수를 혼합부(140)에 고정밀도의 유량으로 공급할 수 있다.
또한, 탱크(122)는, 밸브(130)를 통해서 드레인부(DR)에 접속된다. 이에 의해, 제어부(18)는, 탱크(122) 내의 순수를 교환할 때 등에, 밸브(130)를 제어하여 탱크(122) 내의 순수를 드레인부(DR)에 배출할 수 있다.
혼합부(140)는, 황산 공급부(100)로부터 공급되는 황산과, 순수 공급부(120)로부터 공급되는 순수를 혼합하여, 마스크 제거액(L1)(도 5 참조)을 생성한다. 실시 형태에 있어서, 혼합부(140)는, 황산 공급 라인(110)과, 순수 공급 라인(123)이 합류하는 개소에 마련된다.
그리고, 혼합부(140)는, 혼합액 공급 라인(160)을 통해서 처리 유닛(16)에 접속된다. 또한, 혼합액 공급 라인(160)에는, 상술한 밸브(44a) 및 유량 조정기(45a)가 마련된다. 이에 의해, 혼합액 공급부(60)는, 유저에 의해 설정된 혼합비를 갖는 마스크 제거액(L1)을 처리 유닛(16)에 공급할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 황산 공급부(100)에는 히터(107)가 마련됨과 함께, 혼합부(140)에서는, 황산과 순수가 반응함으로써 마스크 제거액(L1)의 온도가 상승한다. 이에 의해, 실시 형태의 혼합액 공급부(60)는, 마스크 제거액(L1)을 원하는 온도로 승온해서 처리 유닛(16)에 공급할 수 있다.
예를 들어, 혼합액 공급부(60)는, 황산 공급부(100)의 히터(107)를 사용해서 농황산의 온도를 120℃ 정도까지 승온한다. 그리고, 혼합액 공급부(60)는, 혼합부(140)에서 황산과 DIW를 혼합할 때 생기는 반응열에 의해, 마스크 제거액(L1)을 150℃ 정도까지 가열한다.
또한, 도 3에는 도시하고 있지 않지만, 순환 라인(103) 등에는, 별도 밸브 등이 마련되어 있어도 된다.
<기판 처리의 상세>
이어서, 처리 유닛(16)에서의 웨이퍼(W)에 대한 기판 처리의 상세에 대해서, 도 4 내지 도 11을 참조하면서 설명한다. 실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 먼저, 도 4에 도시한 바와 같은 표면 구조를 갖는 웨이퍼(W)가 준비된다. 도 4는, 실시 형태에 따른 준비 처리 후의 웨이퍼(W) 표면의 상태의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면에는, 다층막(ML)과, 마스크(M)가 형성된다. 다층막(ML)은, 하지층(F0)의 표면에 형성된다. 하지층(F0)은, 예를 들어 산화실리콘(SiO2)으로 구성된다.
다층막(ML)은, 예를 들어 제1층(F1)과, 제2층(F2)과, 제3층(F3)을 갖고, 하지층(F0)의 표면으로부터 이 순으로 배치된다. 제1층(F1)은, 예를 들어 폴리실리콘으로 구성된다. 제2층(F2)은, 예를 들어 텅스텐으로 구성된다. 제3층(F3)은, 예를 들어 질화실리콘(SiN)으로 구성된다.
마스크(M)는, 다층막(ML)의 표면(구체적으로는, 제3층(F3)의 표면)에 형성된다. 마스크(M)는, 산화지르코늄으로 구성된다. 즉, 마스크(M)는, 산화지르코늄막이다.
실시 형태에 따른 마스크(M)는, 예를 들어 산화지르코늄을 포함하는 원료액이 웨이퍼(W)의 표면에 도포된 후, 주어진 온도(예를 들어, 450℃ 정도)에서 어닐됨으로써 형성된다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 다층막(ML) 및 마스크(M)는, 하지층(F0)의 표면의 일부가 노출되도록, 높은 애스펙트비로 주어진 형상으로 건식 에칭된다. 또한, 본 개시에 있어서, 하지층(F0) 및 다층막(ML)의 구성은, 도 4의 예에 한정되지 않는다.
이어서, 여기까지 설명한 표면 구조를 갖는 웨이퍼(W)가, 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16)의 챔버(20) 내에 반입된다. 그리고, 웨이퍼(W)는, 기판 처리되는 표면을 상방을 향하게 한 상태에서 기판 처리부(30)의 보유 지지 부재(31a)에 보유 지지된다. 그 후, 제어부(18)(도 1 참조)는 구동부(33)를 제어하여, 보유 지지 부재(31a)를 웨이퍼(W)와 함께 주어진 회전수로 회전시킨다.
그리고, 처리 유닛(16)에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 마스크 제거액(L1)에 의한 마스크 제거 처리가 행하여진다. 도 5는, 실시 형태에 따른 마스크 제거 처리를 도시하는 모식도이다. 이러한 마스크 제거 처리에서는, 제어부(18)가, 액 공급부(40)(도 2 참조)의 노즐(41a)을 웨이퍼(W)의 중앙 상방으로 이동시킨다.
그 후, 제어부(18)는, 밸브(44a)를 주어진 시간 개방함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여, 농황산을 포함한 마스크 제거액(L1)을 공급한다. 이에 의해, 제어부(18)는, 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성되는 복수의 막 중, 마스크(M)만을 높은 선택성으로 에칭할 수 있다.
따라서, 실시 형태에 따르면, 마스크(M)로서 사용되는 산화지르코늄막을 웨이퍼(W) 상으로부터 양호하게 제거할 수 있다.
실시 형태에 따른 마스크 제거액(L1)은, 예를 들어 농황산(예를 들어, 농도 96％)과 순수가 4:1 내지 1:0의 비율로 혼합되어 있으면 된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성되는 복수의 막 중, 마스크(M)만을 더욱 높은 선택성으로 에칭할 수 있다.
따라서, 실시 형태에 따르면, 마스크(M)로서 사용되는 산화지르코늄막을 웨이퍼(W) 상으로부터 더욱 양호하게 제거할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 마스크 제거 처리에 있어서, 마스크 제거액(L1)은, 황산과 DIW를 혼합할 때 발생하는 반응열로써 가열되면 된다. 이에 의해, 보다 높은 온도에서 마스크 제거 처리를 실시할 수 있으므로, 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성되는 복수의 막 중, 마스크(M)만을 더욱 높은 선택성으로 에칭할 수 있다.
따라서, 실시 형태에 따르면, 마스크(M)로서 사용되는 산화지르코늄막을 웨이퍼(W) 상으로부터 더욱 양호하게 제거할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 마스크(M)가 기상 합성법이 아니라, 습식법으로 형성된 산화지르코늄막으로 구성되면 된다. 이에 의해, 기상 합성법으로 형성된 지르코늄막에 비하여, 황산과 순수를 혼합한 마스크 제거액(L1)에 의해 마스크(M)를 양호하게 제거할 수 있다.
따라서, 실시 형태에 따르면, 마스크(M)로서 사용되는 산화지르코늄막을 웨이퍼(W) 상으로부터 더욱 양호하게 제거할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 건식 프로세스가 아니라, 마스크 제거액(L1)에 의한 습식 프로세스로 마스크(M)를 제거할 수 있으므로, 건식 프로세스로 마스크(M)를 제거하는 경우에 비하여, 다층막(ML)의 막질을 양호하게 유지할 수 있다.
예를 들어, 건식 프로세스로 마스크(M)를 제거할 경우, 이러한 건식 프로세스가 마스크(M)뿐만 아니라 다층막(ML)에도 영향을 주어, 마스크(M)에 인접하는 제3층(F3)의 모퉁이부가 둥글게 되어버리는 등의 폐해가 생길 우려가 있다. 그러나, 실시 형태에서는, 마스크 제거액(L1)에 의한 습식 에칭으로 마스크(M)를 제거할 수 있으므로, 이러한 폐해가 생기는 것을 억제할 수 있다.
도 6은, 실시 형태에 따른 마스크 제거 처리 후의 웨이퍼(W) 표면의 상태의 일례를 도시하는 모식도이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 실시 형태에서는, 마스크 제거 처리 후에, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 마스크(M)가 양호하게 제거되는 한편, 잔사(R1) 및 잔사(R2)가 남는 경우가 있다.
잔사(R1)는, 마스크(M)(도 4 참조)인 산화지르코늄막에 기인하는 잔사이다. 구체적으로는, 잔사(R1)는, 산화지르코늄을 포함하는 원료액이 웨이퍼(W)의 표면에 도포되고, 그 후 어닐되어서 마스크(M)가 형성될 때, 제3층(F3)과 마스크(M)의 계면에 형성되는 실리사이드를 포함하고 있다.
또한, 잔사(R2)는, 마스크 제거액(L1)에 기인하는 잔사이다. 구체적으로는, 잔사(R2)는, 마스크 제거액(L1)에 포함되는 황(S) 성분을 포함하는 파티클이다.
그래서, 실시 형태에서는, 이러한 잔사(R1, R2)를 웨이퍼(W)로부터 제거하기 위해서, 프리 잔사 제거 처리 및 잔사 제거 처리가 실시된다. 프리 잔사 제거 처리는, 다른 잔사 제거 처리의 일례이다. 도 7은, 실시 형태에 따른 프리 잔사 제거 처리를 도시하는 모식도이며, 도 8은, 실시 형태에 따른 프리 잔사 제거 처리 후의 웨이퍼(W) 표면의 상태의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 프리 잔사 제거 처리에서는, 제어부(18)(도 1 참조)가, 액 공급부(40)(도 2 참조)의 노즐(41b)을 웨이퍼(W)의 중앙 상방으로 이동시킨다. 그 후, 제어부(18)는, 밸브(44b)를 주어진 시간 개방함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 주어진 온도로 승온된 HDIW를 공급한다.
또한, 제어부(18)는, 히터(47)(도 2 참조)의 동작을 정지함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 승온되지 않은(예를 들어, 실온의) DIW를 공급한다. 이에 의해, 제어부(18)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면 상으로부터 많은 잔사(R2)를 제거할 수 있다.
또한, HDIW 및 DIW에 의해 다층막(ML)은 에칭되지 않기 때문에, 실시 형태에 따른 프리 잔사 제거 처리는, 다층막(ML)의 막질에는 영향을 주지 않는다.
이 프리 잔사 제거 처리에 이어서, 실시 형태에서는, 잔사 제거 처리가 실시된다. 도 9는, 실시 형태에 따른 잔사 제거 처리를 도시하는 모식도이며, 도 10은, 실시 형태에 따른 잔사 제거 처리 후의 웨이퍼(W) 표면의 상태의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 잔사 제거 처리에서는, 제어부(18)(도 1 참조)가, 액 공급부(40)(도 2 참조)의 노즐(41c)을 웨이퍼(W)의 중앙 상방으로 이동시킨다. 그 후, 제어부(18)는, 밸브(44c)를 주어진 시간 개방함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 DHF를 공급한다. 이에 의해, 제어부(18)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면 상으로부터 잔사(R1) 및 잔사(R2)를 양호하게 제거할 수 있다.
또한, 잔사 제거 처리에 사용되는 DHF는, 실리사이드를 포함한 잔사(R1)뿐만 아니라, 다층막(ML)에 대해서도 어느 정도의 에칭 성능을 갖는다. 그러나, 실시 형태에서는, 마스크 제거 처리에 의해 실리사이드막 이외의 산화지르코늄막은 제거되어 있기 때문에, 잔사 제거 처리의 시간 자체를 짧게 할 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 잔사(R1, R2)를 제거한 후에도, 다층막(ML)의 막질을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 잔사 제거 처리 전에 프리 잔사 제거 처리를 실시함으로써, 많은 잔사(R2)를 잔사 제거 처리 전에 제거할 수 있다. 이에 의해, 잔사 제거 처리의 시간 자체를 더욱 짧게 할 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 잔사(R1, R2)를 제거한 후에도, 다층막(ML)의 막질을 더욱 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 상기 예에서는, DHF에 의해 잔사 제거 처리를 실시하는 예에 대해서 나타냈지만, 잔사 제거 처리에 사용되는 처리액은 DHF에 한정되지 않고, 불화 화합물을 포함하는 각종 수용액이 사용되어도 된다. 또한, 상기 예에서는, 예를 들어 주어진 비율의 암모니아를 포함한 수용액(즉, 암모니아수)을 사용해서 잔사 제거 처리를 실시해도 된다. 이들에 의해서도, 잔사(R1) 및 잔사(R2)를 양호하게 제거할 수 있다.
이 잔사 제거 처리에 이어서, 실시 형태에서는, 린스 처리 및 건조 처리가 실시된다. 도 11은, 실시 형태에 따른 린스 처리 및 건조 처리를 도시하는 모식도이다.
도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 린스 처리에서는, 제어부(18)(도 1 참조)가, 액 공급부(40)(도 2 참조)의 노즐(41c)을 웨이퍼(W)의 중앙 상방으로 이동시킨다. 그 후, 제어부(18)는, 밸브(44c)를 주어진 시간 개방함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 DIW를 공급한다.
이에 의해, 직전의 잔사 제거 처리에서 공급된 DHF가 웨이퍼(W)의 표면으로부터 제거되어, 도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면에 DIW의 층(소위 퍼들)이 형성된다.
이러한 린스 처리에 이어서 실시되는 건조 처리에서는, 먼저, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제어부(18)가, 액 공급부(40)의 노즐(41d)을 웨이퍼(W)의 중앙 상방으로 이동시킨다. 그 후, 제어부(18)는, 밸브(44d)를 주어진 시간 개방함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 IPA를 공급한다. 이에 의해, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면이 DIW의 퍼들에서 IPA의 퍼들로 치환된다.
그리고, 실시 형태에서는, 제어부(18)가, IPA의 퍼들이 형성된 웨이퍼(W)의 회전수를 상승시켜서, 이러한 IPA의 퍼들을 웨이퍼(W)의 표면으로부터 원심 탈수한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 건조 처리가 종료된다.
이와 같이, 실시 형태에서는, 잔사 제거 처리 후, 린스 처리를 실시한 웨이퍼(W)의 표면이 젖은 상태에서 그대로, 이러한 웨이퍼(W)의 표면을 DIW의 퍼들에서 IPA의 퍼들로 치환하고 나서 원심 탈수 처리를 실시하면 된다.
이에 의해, 높은 애스펙트비로 웨이퍼(W)에 형성된 다층막(ML)의 패턴이, 건조 시에 DIW의 표면 장력에 의해 붕괴되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(W)의 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 예에서는, DIW의 퍼들을 IPA의 퍼들로 치환하는 예에 대해서 나타냈지만, 이러한 치환 처리에 사용되는 처리액은, IPA에 한정되지 않고, 각종 수용성 알코올이 사용되어도 된다. 이에 의해서도, 높은 애스펙트비로 웨이퍼(W)에 형성된 다층막(ML)의 패턴이, 건조 시에 DIW의 표면 장력에 의해 붕괴되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 처리 유닛(16)과 같은 매엽 처리 장치에 의해 마스크(M)의 제거 처리가 실시되면 된다. 이에 의해, 복수의 웨이퍼(W)를 통합해서 처리하는 뱃치 처리에 비하여, 웨이퍼(W)의 표면 전체에서 보다 균등하게 마스크(M)를 제거할 수 있다.
<변형예 1>
계속해서, 실시 형태에 따른 기판 처리의 각종 변형예에 대해서, 도 12 내지 도 15를 참조하면서 설명한다. 도 12는, 실시 형태의 변형예 1에 관한 처리 유닛(16)의 구체적인 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 변형예 1에 관한 처리 유닛(16)은, 암(42b)에 노즐(41e)이 추가되는 점이 상술한 실시 형태(도 2 참조)와 다르다. 구체적으로는, 노즐(41e)은, 밸브(44e) 및 유량 조정기(45e)를 통해서 발수화제 공급원(46e)에 접속된다.
발수화제 공급원(46e)은, 예를 들어 발수화제(L2)(도 13 참조)를 저류하는 탱크이다. 노즐(41e)로부터는, 발수화제 공급원(46e)으로부터 공급되는 발수화제(L2)가 토출된다.
여기서, 발수화제(L2)란, 예를 들어 웨이퍼(W)의 표면을 발수화하기 위한 발수화제를 시너로 소정의 농도로 희석한 것이다. 원료의 발수화제로서는, 예를 들어 실릴화제(또는 실란 커플링제)를 사용할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어 TMSDMA(트리메틸실릴디메틸아민), DMSDMA(디메틸실릴디메틸아민), TMSDEA(트리메틸실릴디에틸아민), HMDS(헥사메틸디실라잔) 등을 원료의 발수화제로서 사용할 수 있다.
또한, 시너로서는, 에테르류 용매나, 케톤에 속하는 유기 용매 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 PGMEA(프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트), 시클로헥사논, HFE(히드로플루오로에테르) 등을 시너로서 사용할 수 있다.
변형예 1에 관한 처리 유닛(16)은, 상기의 점 이외에 대해서는 상기 실시 형태와 마찬가지이므로, 그 밖의 부위의 설명은 생략한다.
도 13은, 실시 형태의 변형예 1에 관한 린스 처리 및 건조 처리를 도시하는 모식도이다. 또한, 이 변형예 1에 관한 기판 처리에 있어서, 준비 처리, 마스크 제거 처리, 프리 잔사 제거 처리 및 잔사 제거 처리에 대해서는, 상기 실시 형태와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 생략한다.
도 13의 (a)에 도시하는 바와 같이, 린스 처리에서는, 제어부(18)(도 1 참조)가, 액 공급부(40)(도 2 참조)의 노즐(41c)을 웨이퍼(W)의 중앙 상방으로 이동시킨다. 그 후, 제어부(18)는, 밸브(44c)를 주어진 시간 개방함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 DIW를 공급한다.
이에 의해, 직전의 잔사 제거 처리에서 공급된 DHF가 웨이퍼(W)의 표면으로부터 제거되고, 도 13의 (a)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면에 DIW의 퍼들이 형성된다.
이러한 린스 처리에 이어서 실시되는 건조 처리에서는, 먼저, 도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제어부(18)가, 액 공급부(40)의 노즐(41d)을 웨이퍼(W)의 중앙 상방으로 이동시킨다. 그 후, 제어부(18)는, 밸브(44d)를 주어진 시간 개방함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 IPA를 공급한다. 이에 의해, 도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면이 DIW의 퍼들에서 IPA의 퍼들로 치환된다.
이어서, 도 13의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제어부(18)는, 액 공급부(40)의 노즐(41e)을 웨이퍼(W)의 중앙 상방으로 이동시킨다. 그 후, 제어부(18)는, 밸브(44e)를 주어진 시간 개방함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 발수화제(L2)를 공급한다. 이에 의해, 도 13의 (c)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면이 IPA의 퍼들에서 발수화제(L2)의 퍼들로 치환되어, 웨이퍼(W)의 표면이 발수화된다.
이어서, 도 13의 (d)에 도시하는 바와 같이, 제어부(18)는, 액 공급부(40)의 노즐(41d)을 웨이퍼(W)의 중앙 상방으로 이동시킨다. 그 후, 제어부(18)는, 밸브(44d)를 주어진 시간 개방함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 IPA를 공급한다. 이에 의해, 도 13의 (d)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면이 발수화제(L2)의 퍼들에서 IPA의 퍼들로 치환된다.
그리고, 변형예 1에서는, 제어부(18)가, IPA의 퍼들이 형성된 웨이퍼(W)의 회전수를 상승시켜서, 이러한 IPA의 퍼들을 웨이퍼(W)의 표면으로부터 원심 탈수한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 건조 처리가 종료된다.
이와 같이, 변형예 1에서는, 잔사 제거 처리 후, 린스 처리를 실시한 웨이퍼(W)의 표면이 젖은 상태에서 그대로, 이러한 웨이퍼(W)의 표면을 발수화제(L2)로 발수화하고 나서 IPA의 퍼들로 치환하고, 그 후에 원심 탈수 처리를 실시한다.
이에 의해, 높은 애스펙트비로 웨이퍼(W)에 형성된 다층막(ML)의 패턴이, 건조 시에 DIW의 표면 장력에 의해 붕괴되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 변형예 1에 의하면, 웨이퍼(W)의 수율을 더욱 향상시킬 수 있다.
<변형예 2>
이 변형예 2에서는, 기판 처리 시스템(1) 내에 처리 유닛(16)에 더하여, 웨이퍼(W)에 건조 처리를 실시하는 건조 처리 유닛(70)이 마련되는 점이 상술한 실시 형태와 다르다. 도 14는, 실시 형태의 변형예 2에 관한 건조 처리 유닛(70)의 구체적인 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 건조 처리 유닛(70)은, 본체(201)와, 보유 지지판(202)와, 덮개 부재(203)를 갖는다. 하우징 형상의 본체(201)에는, 웨이퍼(W)를 반출입하기 위한 개구부(204)가 형성된다. 보유 지지판(202)은, 처리 대상의 웨이퍼(W)를 수평 방향으로 보유 지지한다. 덮개 부재(203)는, 이러한 보유 지지판(202)을 지지함과 함께, 웨이퍼(W)를 본체(201) 내에 반입했을 때, 개구부(204)를 밀폐한다.
본체(201)는, 1매의 웨이퍼(W)를 수용 가능한 처리 공간이 내부에 형성된 용기이며, 그 벽부에는, 공급 포트(205, 206)와 배출 포트(207)가 마련된다. 공급 포트(205, 206) 및 배출 포트(207)는 각각, 건조 처리 유닛(70)에 초임계 유체를 유통시키기 위한 공급 유로 및 배출 유로에 접속된다.
공급 포트(205)는, 하우징 형상의 본체(201)에 있어서, 개구부(204)와는 반대측의 측면에 접속된다. 또한, 공급 포트(206)는 본체(201)의 저면에 접속된다. 또한, 배출 포트(207)는 개구부(204)의 하방측에 접속된다. 또한, 도 14에는 2개의 공급 포트(205, 206)와 1개의 배출 포트(207)가 도시되어 있지만, 공급 포트(205, 206)나 배출 포트(207)의 수는 특별히 한정되지 않는다.
또한, 본체(201)의 내부에는, 유체 공급 헤더(208, 209)와, 유체 배출 헤더(210)가 마련된다. 그리고, 유체 공급 헤더(208, 209)에는, 복수의 공급구가 이러한 유체 공급 헤더(208, 209)의 길이 방향으로 배열되어 형성되고, 유체 배출 헤더(210)에는, 복수의 배출구가 이러한 유체 배출 헤더(210)의 길이 방향으로 배열되어 형성된다.
유체 공급 헤더(208)는, 공급 포트(205)에 접속되고, 하우징 형상의 본체(201) 내부에서, 개구부(204)와는 반대측의 측면에 인접해서 마련된다. 또한, 유체 공급 헤더(208)에 배열되어 형성되는 복수의 공급구는, 개구부(204)측을 향하고 있다.
유체 공급 헤더(209)는, 공급 포트(206)에 접속되고, 하우징 형상의 본체(201) 내부에서의 저면의 중앙부에 마련된다. 또한, 유체 공급 헤더(209)에 배열되어 형성되는 복수의 공급구는, 상방을 향하고 있다.
유체 배출 헤더(210)는, 배출 포트(207)에 접속되고, 하우징 형상의 본체(201) 내부에서, 개구부(204)측의 측면에 인접함과 함께, 개구부(204)보다 하방에 마련된다. 또한, 유체 배출 헤더(210)에 배열되어 형성되는 복수의 배출구는, 상방을 향하고 있다.
유체 공급 헤더(208, 209)는, 초임계 유체를 본체(201) 내에 공급한다. 또한, 유체 배출 헤더(210)는, 본체(201) 내의 초임계 유체를 본체(201)의 외부로 유도해서 배출한다. 또한, 유체 배출 헤더(210)를 통해서 본체(201)의 외부로 배출되는 초임계 유체에는, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 초임계 상태의 초임계 유체에 녹아든 IPA 액체가 포함된다.
변형예 2에 관한 건조 처리는, 먼저, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 제어부(18)(도 1 참조)가, 액 공급부(40)(도 2 참조)의 노즐(41d)을 웨이퍼(W)의 중앙 상방으로 이동시킨다. 그 후, 제어부(18)는, 밸브(44d)를 주어진 시간 개방함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 IPA를 공급한다. 이에 의해, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면이 DIW의 퍼들에서 IPA의 퍼들로 치환된다.
이어서, 제어부(18)는, IPA의 퍼들이 형성된 웨이퍼(W)를, 그 상태에서 그대로 기판 반송 장치(17)를 사용해서 처리 유닛(16)으로부터 건조 처리 유닛(70)에 반송한다. 그리고, 제어부(18)는 건조 처리 유닛(70)을 제어하여, IPA의 퍼들이 형성된 웨이퍼(W)에 대하여 초임계 건조 처리를 행한다.
구체적으로는, 건조 처리 유닛(70)은, IPA의 퍼들이 형성된 웨이퍼(W)를 초임계 상태의 처리 유체(예를 들어, CO2)와 접촉시킨다. 그러면, 웨이퍼(W) 상에 형성되어 있는 패턴의 사이의 IPA 액체는, 고압 상태(예를 들어, 16MPa)인 초임계 유체와 접촉함으로써, 서서히 초임계 유체에 용해하여, 패턴의 사이는 서서히 초임계 유체로 치환된다. 그리고, 최종적으로는, 초임계 유체에 의해서만 패턴의 사이가 채워진다.
또한, 패턴의 사이로부터 IPA 액체가 제거된 후에, 본체(201) 내부의 압력이 고압 상태에서 대기압까지 감압됨으로써, 처리 유체인 CO2는 초임계 상태에서 기체 상태로 변화하여, 패턴의 사이는 기체에 의해서만 점유된다. 이와 같이 하여 패턴의 사이의 IPA 액체는 제거되어, 웨이퍼(W)의 건조 처리가 완료한다.
이와 같이, 변형예 2에서는, 잔사 제거 처리 후, 린스 처리를 실시한 웨이퍼(W)의 표면의 DIW의 퍼들을 IPA의 퍼들로 치환하고, 또한 초임계 상태의 처리 유체를 사용해서 웨이퍼(W)의 표면을 건조시킨다.
이에 의해, 높은 애스펙트비로 웨이퍼(W)에 형성된 다층막(ML)의 패턴이, 건조 시에 DIW의 표면 장력에 의해 붕괴되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 변형예 2에 의하면, 웨이퍼(W)의 수율을 더욱 향상시킬 수 있다.
<변형예 3>
이 변형예 3에서는, 마스크 제거액(L1)을 웨이퍼(W)에 토출하는 노즐(41a)의 구성이 상기 실시 형태와 다르다. 도 15는, 실시 형태의 변형예 3에 관한 노즐(41a)의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
변형예 3에 관한 노즐(41a)은, 예를 들어 바 노즐이다. 도 15에 도시하는 바와 같이, 노즐(41a)의 내부에는, 1개의 황산 공급로(301)와, 2개의 수증기 공급로(302)가, 노즐(41a)의 길이 방향을 따라 배열되어 삽입 관통된다.
황산 공급로(301)에는, 황산 공급원(도시하지 않음)으로부터 밸브(도시하지 않음) 및 유량 조정기(도시하지 않음)를 통해서, 주어진 온도(예를 들어, 120℃)로 승온된 황산이 공급된다. 수증기 공급로(302)에는, 수증기 발생부(도시하지 않음)로부터 밸브(도시하지 않음) 및 유량 조정기(도시하지 않음)를 통해서 수증기가 공급된다.
또한, 노즐(41a)의 하면에 형성되는 토출구(303)와 황산 공급로(301)의 사이에는, 토출로(304)가 접속되고, 토출구(303)와 수증기 공급로(302)의 사이에는, 토출로(305)가 접속된다.
즉, 노즐(41a)의 토출구(303)에는, 토출로(304)를 통해서 황산이 공급됨과 함께, 토출로(305)를 통해서 수증기(V)가 공급된다.
그리고, 변형예 3에 관한 노즐(41a)에서는, 황산과 수증기(V)를 토출구(303)에서 혼합하여, 마스크 제거액(L1)이 생성된다. 즉, 본 개시에서는, 마스크 제거액(L1)이, 황산과 수증기(V)가 노즐(41a)로부터 토출되고 나서 웨이퍼(W)에 도달할 때까지의 동안에 혼합되어 생성된다. 또한, 토출구(303)는, 노즐(41a)의 길이 방향을 따라 복수 배열되어 배치된다.
이에 의해, 변형예 3에 관한 노즐(41a)은, 황산과 수증기(V)를 혼합해서 생성되는 마스크 제거액(L1)을, 복수의 토출구(303)부터 웨이퍼(W)에 토출할 수 있다. 또한, 이 마스크 제거액(L1)은, 수증기(V)와 황산을 혼합할 때의 반응열에 의해 가열된다(예를 들어, 160℃ 내지 180℃).
이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성되는 복수의 막 중, 마스크(M)만을 더욱 높은 선택성으로 에칭할 수 있다. 따라서, 변형예 3에 의하면, 마스크(M)로서 사용되는 산화지르코늄막을 웨이퍼(W) 상으로부터 더욱 양호하게 제거할 수 있다.
실시 형태에 따른 기판 처리 장치(기판 처리 시스템(1))는, 보유 지지부(31)와, 액 공급부(40)와, 제어부(18)를 구비한다. 보유 지지부(31)는, 기판(웨이퍼(W))을 보유 지지해서 회전시킨다. 액 공급부(40)는, 보유 지지부(31)에 보유 지지되는 기판(웨이퍼(W))에 처리액을 공급한다. 제어부(18)는 각 부를 제어한다. 또한, 제어부(18)는, 적층막(ML) 상에 마스크(M)인 산화지르코늄막이 형성되고, 또한 주어진 형상으로 건식 에칭된 기판(웨이퍼(W))에 대하여, 황산을 주성분으로 하는 마스크 제거액(L1)을 공급하여, 산화지르코늄막을 제거한다. 또한, 제어부(18)는, 산화지르코늄막을 제거한 후에, 린스액으로 젖은 기판(웨이퍼(W))의 표면을 건조시킨다. 이에 의해, 마스크(M)로서 사용되는 산화지르코늄막을 웨이퍼(W) 상으로부터 양호하게 제거할 수 있다.
<기판 처리의 수순>
계속해서, 실시 형태에 따른 기판 처리의 수순에 대해서, 도 16을 참조하면서 설명한다. 도 16은, 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)이 실행하는 기판 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다.
실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 우선, 준비 처리가 행하여진다(스텝 S101). 이러한 준비 처리에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 적층막(ML) 상에 마스크(M)인 산화지르코늄막이 형성되고, 또한 주어진 형상으로 건식 에칭된 웨이퍼(W)가 준비된다.
이어서, 제어부(18)는, 처리 유닛(16) 등을 제어하여, 보유 지지부(31)에서 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 보유 지지 처리를 행한다(스텝 S102). 그리고, 제어부(18)는, 액 공급부(40) 등을 제어하여, 웨이퍼(W)에 대하여 황산을 주성분으로 하는 마스크 제거액(L1)을 공급하여, 산화지르코늄막으로 구성되는 마스크(M)를 제거하는 마스크 제거 처리를 행한다(스텝 S103).
이러한 마스크 제거 처리는, 예를 들어 농황산(예를 들어, 농도 96％)과 순수가 4:1 내지 1:0의 비율로 혼합되는 마스크 제거액(L1)으로 실시된다. 또한, 마스크 제거 처리는, 예를 들어 처리 시간이 30(초) 내지 600(초), 마스크 제거액(L1)의 토출량이 600(mL/m) 내지 2000(ml/m), 웨이퍼(W)의 회전수가 200(rpm) 내지 2000(rpm)으로 실시된다.
이어서, 제어부(18)는, 액 공급부(40) 등을 제어하여, 웨이퍼(W)에 대하여 HDIW를 공급하여, 잔사(R2)를 제거하는 프리 잔사 제거 처리를 실시한다(스텝 S104).
이어서, 제어부(18)는, 액 공급부(40) 등을 제어하여, 웨이퍼(W)에 대하여 DHF 또는 암모니아수를 공급하여, 잔사(R1) 및 잔사(R2) 중 적어도 한쪽을 제거하는 잔사 제거 처리를 실시한다(스텝 S105).
이러한 잔사 제거 처리를 DHF로 실시할 경우, 잔사 제거 처리는, 예를 들어 불산과 순수가 1:400 내지 1:200의 비율로 혼합되는 DHF로 실시된다. 또한, 잔사 제거 처리는, 예를 들어 처리 시간이 10(초) 내지 300(초), DHF의 토출량이 1000(mL/m) 내지 2000(ml/m), 웨이퍼(W)의 회전수가 200(rpm) 내지 2000(rpm)으로 실시된다.
이어서, 제어부(18)는, 액 공급부(40) 등을 제어하여, DIW에 의한 웨이퍼(W)의 린스 처리를 실시한다(스텝 S106). 그리고, 제어부(18)는 처리 유닛(16)을 제어하여, 웨이퍼(W)의 건조 처리를 실시하고(스텝 S107), 일련의 기판 처리가 완료된다.
이러한 건조 처리는, 예를 들어 DIW로 젖은 웨이퍼(W)의 표면의 DIW를 IPA로 치환한 후에 원심 탈수 처리를 실시해도 된다. 또한, 건조 처리는, 예를 들어 웨이퍼(W)의 표면을 발수화제(L2)로 발수화하고 나서 IPA의 퍼들로 치환하고, 그 후에 원심 탈수 처리를 실시해도 된다.
또한, 건조 처리는, 예를 들어 린스 처리를 실시한 웨이퍼(W)의 표면의 DIW의 퍼들을 IPA의 퍼들로 치환하고, 또한 초임계 상태의 처리 유체를 사용해서 웨이퍼(W)의 표면을 건조시켜도 된다.
실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 준비 공정(스텝 S101)과, 마스크 제거 공정(스텝 S103)과, 건조 공정(스텝 S107)을 포함한다. 준비 공정(스텝 S101)은, 적층막(ML) 상에 마스크(M)인 산화지르코늄막이 형성되고, 또한 주어진 형상으로 건식 에칭된 기판(웨이퍼(W))을 준비한다. 마스크 제거 공정(스텝 S103)은, 준비 공정(스텝 S101) 후에, 기판(웨이퍼(W))에 대하여 황산을 주성분으로 하는 마스크 제거액(L1)을 공급하여, 산화지르코늄막을 제거한다. 건조 공정(스텝 S107)은, 마스크 제거 공정(스텝 S103) 후에, 린스액(DIW)으로 젖은 기판(웨이퍼(W))의 표면을 건조시킨다. 이에 의해, 마스크(M)로서 사용되는 산화지르코늄막을 웨이퍼(W) 상으로부터 양호하게 제거할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 잔사 제거 공정(스텝 S105)을 더 포함한다. 잔사 제거 공정은, 마스크 제거 공정(스텝 S103) 후에, 기판(웨이퍼(W))에 대하여 불화 화합물을 포함하는 수용액(DHF)을 공급하여, 산화지르코늄막 및 마스크 제거액(L1) 중 적어도 한쪽에 기인하는 잔사(R1, R2)를 제거한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 상으로부터 잔사(R1) 및 잔사(R2)를 양호하게 제거할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 잔사 제거 공정(스텝 S105)을 더 포함한다. 잔사 제거 공정은, 마스크 제거 공정(스텝 S103) 후에, 기판(웨이퍼(W))에 대하여 암모니아를 포함하는 수용액을 공급하여, 산화지르코늄막 및 마스크 제거액(L1) 중 적어도 한쪽에 기인하는 잔사(R1, R2)를 제거한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 상으로부터 잔사(R1) 및 잔사(R2)를 양호하게 제거할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 다른 잔사 제거 공정(프리 잔사 제거 처리)(스텝 S104)을 더 포함한다. 다른 잔사 제거 공정은, 마스크 제거 공정(스텝 S103)과 잔사 제거 공정(스텝 S105)의 사이에, 기판(웨이퍼(W))에 대하여 가열된 순수(HDIW)를 공급하여, 마스크 제거액(L1)에 기인하는 잔사(R2)를 제거한다. 이에 의해, 잔사(R1, R2)를 제거한 후에도, 다층막(ML)의 막질을 더욱 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 건조 공정(스텝 S107)은, 린스액(DIW)으로 젖은 기판(웨이퍼(W))의 표면의 DIW를 수용성 알코올(IPA)로 치환한 후에 건조시킨다. 이에 의해, 높은 애스펙트비로 웨이퍼(W)에 형성된 다층막(ML)의 패턴이, 건조 시에 DIW의 표면 장력에 의해 붕괴되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 건조 공정(스텝 S107)은, 기판(웨이퍼(W))의 표면을 초임계 상태의 처리 유체를 사용해서 건조시킨다. 이에 의해, 높은 애스펙트비로 웨이퍼(W)에 형성된 다층막(ML)의 패턴이, 건조 시에 DIW의 표면 장력에 의해 붕괴되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 건조 공정(스텝 S107)은, 제1 치환 공정과, 발수화 공정과, 제2 치환 공정과, 원심 탈수 공정을 포함한다. 제1 치환 공정은, 린스액(DIW)으로 젖은 기판(웨이퍼(W))의 표면의 DIW를 유기 용매(IPA)로 치환한다. 발수화 공정은, 제1 치환 공정 후에, 기판(웨이퍼(W))의 표면에 발수화제(L2)를 공급한다. 제2 치환 공정은, 발수화 공정 후에, 기판(웨이퍼(W))의 표면의 발수화제를 유기 용매(IPA)로 치환한다. 원심 탈수 공정은, 제2 치환 공정 후에, 기판(웨이퍼(W))의 표면에 위치하는 유기 용매(IPA)를 원심 탈수한다. 이에 의해, 높은 애스펙트비로 웨이퍼(W)에 형성된 다층막(ML)의 패턴이, 건조 시에 DIW의 표면 장력에 의해 붕괴되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 마스크 제거 공정(스텝 S103)에서, 마스크 제거액(L1)은, 황산과 순수(DIW)를 혼합할 때 발생하는 반응열로써 가열된다. 이에 의해, 마스크(M)로서 사용되는 산화지르코늄막을 웨이퍼(W) 상으로부터 더욱 양호하게 제거할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 마스크 제거 공정(스텝 S103)에서, 마스크 제거액(L1)은, 황산과 수증기(V)를 혼합할 때 발생하는 반응열로써 가열된다. 이에 의해, 마스크(M)로서 사용되는 산화지르코늄막을 웨이퍼(W) 상으로부터 더욱 양호하게 제거할 수 있다.
이상, 본 개시의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 다양한 변경이 가능하다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 실제로, 상기한 실시 형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기 실시 형태는, 첨부의 특허 청구 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태에서 생략, 치환, 변경되어도 된다.

Claims (10)

  1. 적층막 상에 마스크인 산화지르코늄막이 형성되고, 또한 주어진 형상으로 건식 에칭된 기판을 준비하는 준비 공정과,
    상기 준비 공정 후에, 상기 기판에 대하여 황산을 주성분으로 하는 마스크 제거액을 공급하여, 상기 산화지르코늄막을 제거하는 마스크 제거 공정과,
    상기 마스크 제거 공정 후에, 린스액으로 젖은 상기 기판의 표면을 건조시키는 건조 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마스크 제거 공정 후에, 상기 기판에 대하여 불화 화합물을 포함하는 수용액을 공급하여, 상기 산화지르코늄막 및 상기 마스크 제거액 중 적어도 한쪽에 기인하는 잔사를 제거하는 잔사 제거 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 마스크 제거 공정 후에, 상기 기판에 대하여 암모니아를 포함하는 수용액을 공급하여, 상기 산화지르코늄막 및 상기 마스크 제거액 중 적어도 한쪽에 기인하는 잔사를 제거하는 잔사 제거 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 마스크 제거 공정과 상기 잔사 제거 공정의 사이에, 상기 기판에 대하여 가열된 순수를 공급하여, 상기 마스크 제거액에 기인하는 잔사를 제거하는 다른 잔사 제거 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조 공정은, 린스액으로 젖은 상기 기판의 표면의 해당 린스액을 수용성 알코올로 치환한 후에 건조시키는, 기판 처리 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조 공정은, 상기 기판의 표면을 초임계 상태의 처리 유체를 사용해서 건조시키는, 기판 처리 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조 공정은,
    린스액으로 젖은 상기 기판의 표면의 해당 린스액을 유기 용매로 치환하는 제1 치환 공정과,
    상기 제1 치환 공정 후에, 상기 기판의 표면에 발수화제를 공급하는 발수화 공정과,
    상기 발수화 공정 후에, 상기 기판의 표면의 해당 발수화제를 유기 용매로 치환하는 제2 치환 공정과,
    상기 제2 치환 공정 후에, 상기 기판의 표면에 위치하는 유기 용매를 원심 탈수하는 원심 탈수 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크 제거 공정에서, 상기 마스크 제거액은, 황산과 순수를 혼합할 때 발생하는 반응열로써 가열되는, 기판 처리 방법.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크 제거 공정에서, 상기 마스크 제거액은, 황산과 수증기를 혼합할 때 발생하는 반응열로써 가열되는, 기판 처리 방법.
  10. 기판을 보유 지지해서 회전시키는 보유 지지부와,
    상기 보유 지지부에 보유 지지되는 상기 기판에 처리액을 공급하는 액 공급부와,
    상기 보유 지지부 및 상기 액 공급부를 제어하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    적층막 상에 마스크인 산화지르코늄막이 형성되고, 또한 주어진 형상으로 건식 에칭된 상기 기판에 대하여 황산을 주성분으로 하는 마스크 제거액을 공급하여, 상기 산화지르코늄막을 제거하고,
    상기 산화지르코늄막을 제거한 후에, 린스액으로 젖은 상기 기판의 표면을 건조시키는,
    기판 처리 장치.
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