KR20240016917A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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뎃페이 나카노
다카요시 다나카
쇼타 이와하타
히로유키 야시키
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 방법은, 산소 가스 또는 오존 가스를 복수 장의 기판에 공급하면서, 산화 공간 내의 복수 장의 기판을 가열함으로써, 몰리브덴막의 표층을 삼산화몰리브덴으로 변화시키는 산화 공정과, 산화 공간과는 상이한 기판 처리 장치 내의 에칭 공간에 산화 공간 내의 복수 장의 기판을 반송하는 제1 반송 공정과, 에칭 공간 내의 복수 장의 기판에 에칭액을 공급함으로써, 몰리브덴막의 표층 이외의 부분을 기판에 남기면서, 삼산화몰리브덴으로 변화한 표층을 에칭액에 용해시키는 에칭 공정을 포함한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
[관련 출원에 대한 상호 참조]
이 출원은, 2022년 7월 29일 제출한 일본국 특허 출원 2022-122032호에 의거하는 우선권을 주장하고 있으며, 이 출원의 전체 내용은 여기에 인용에 의해 편입되는 것으로 한다.
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 기판에는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치나 유기 EL(electroluminescence) 표시 장치 등의 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
일본국 특허공표 2022-509816호 공보에는, 산소 이온 주입 또는 산소 플라스마 도핑에 의해 몰리브덴층을 산화시킴으로써 산화몰리브덴 부분(molybdenum oxide portion)을 형성하는 것과, 암모니아 용액 등의 액체를 기판에 공급하는 웨트 에칭에 의해서, 산화되어 있지 않은 몰리브덴층(non-oxidized molybdenum layer)을 기판에 남기면서, 산화몰리브덴 부분을 기판으로부터 제거하는 것이 개시되어 있다.
일본국 특허공표 2022-509816호 공보는, 산소 이온 주입 또는 산소 플라스마 도핑에 의해 몰리브덴층을 산화시키는 것을 개시하고 있지만, 이들 이외의 방법에 의해 몰리브덴층을 산화시키는 것은 개시하고 있지 않다. 이들 이외의 방법에 의해 몰리브덴층을 산화시키는 것이 요망되는 경우, 일본국 특허공표 2022-509816호 공보의 개시로는 이러한 요망에 응할 수 없다.
본 발명의 일 실시 형태는, 산소 가스 또는 오존 가스를 기판 처리 장치 내의 산화 공간에 배치된 복수 장의 기판에 공급하면서, 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 가열함으로써, 상기 복수 장의 기판 각각에 있어서, 상기 기판에 형성된 몰리브덴막의 표층 이외의 부분을 삼산화몰리브덴으로 변화시키지 않고, 상기 몰리브덴막의 상기 표층을 상기 삼산화몰리브덴으로 변화시키는 산화 공정과, 상기 산화 공간과는 상이한 상기 기판 처리 장치 내의 에칭 공간에 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 반송하는 제1 반송 공정과, 상기 에칭 공간 내의 상기 복수 장의 기판에 에칭액을 공급함으로써, 상기 복수 장의 기판 각각에 있어서, 상기 몰리브덴막의 상기 표층 이외의 부분을 상기 기판에 남기면서, 상기 삼산화몰리브덴으로 변화한 상기 표층을 상기 에칭액에 용해시키는 에칭 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 복수 장의 기판이 기판 처리 장치 내의 산화 공간에 배치된 상태로, 산소 가스 또는 오존 가스를 복수 장의 기판에 공급하면서 복수 장의 기판을 가열한다. 이에 의해, 산소 가스 또는 오존 가스에 포함되는 산소 원자가 몰리브덴과 결합하여, 몰리브덴막의 표층이 삼산화몰리브덴으로 변화한다. 그 후, 복수 장의 기판을 기판 처리 장치 내의 산화 공간으로부터 기판 처리 장치 내의 에칭 공간으로 반송하고, 에칭 공간 내의 복수 장의 기판에 에칭액을 공급한다. 삼산화몰리브덴은, 에칭액에 용해된다. 따라서, 삼산화몰리브덴으로 변화한 몰리브덴막의 표층이 에칭되고, 삼산화몰리브덴으로 변화되어 있지 않은 몰리브덴막의 표층 이외의 부분이 기판에 남는다.
이와 같이, 산소 가스 또는 오존 가스를 기판에 공급하면서 기판을 가열함으로써, 기판에 형성된 몰리브덴막을 산화시킬 수 있다. 또한, 1개의 기판 처리 장치 내에서 몰리브덴막을 산화시켜 에칭하므로, 몰리브덴막의 산화와 몰리브덴 산화막의 에칭을 각기 다른 기판 처리 장치 내에서 행하는 경우에 비해, 기판의 반송에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 게다가, 복수 장의 기판을 일괄적으로 산화시키고, 일괄적으로 에칭하므로, 복수 장의 기판을 한 장씩 산화시키고, 한 장씩 에칭하는 경우에 비해, 산화 및 에칭에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
산소 가스 및 오존 가스는, 산소 원자를 포함하는 산소 원자 함유 가스이다. 기판으로의 산소 원자 함유 가스의 공급은, 산소 원자 함유 가스를 산화 공간에 충만시킴으로써 행해도 되고, 산화 공간 내에서 산소 원자 함유 가스를 토출함으로써 행해도 된다. 후자의 경우, 산소 원자 함유 가스가 산화 공간에 충만해도 되고, 산소 원자 함유 가스 이외의 가스가 산화 공간에 존재해도 된다. 즉, 몰리브덴을 삼산화몰리브덴으로 변화시키는 충분한 양의 산소 원자가 몰리브덴막의 표면에 공급된다면, 산소 원자 함유 가스를 아무렇게 기판에 공급해도 된다.
상기 실시 형태에 있어서, 이하의 특징 중 적어도 1개를, 상기 기판 처리 방법에 더해도 된다.
상기 산화 공정은, 상기 오존 가스를 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판에 공급하면서, 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 가열한다.
이 방법에 의하면, 산소 가스가 아니라, 오존 가스를 기판에 공급하면서 기판을 가열한다. 따라서, 산소 가스를 기판에 공급하면서 기판을 가열하는 경우에 비해, 효율적으로 몰리브덴막의 표층을 삼산화몰리브덴으로 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 몰리브덴막의 표층을 삼산화몰리브덴으로 변화시키는 시간을 단축할 수 있어, 기판 처리 장치의 스루풋(단위 시간당 기판의 처리 장 수)을 증가시킬 수 있다.
상기 에칭액은, 물을 주성분으로 하는 물 함유액이다.
이 방법에 의하면, 기판을 에칭하기 위해서, 물을 주성분으로 하는 물 함유액을 기판에 공급한다. 삼산화몰리브덴이 물에 용해되는 한편, 몰리브덴은, 물에 용해되지 않거나 또는 거의 용해되지 않는다. 따라서, 약액을 사용하지 않고, 삼산화몰리브덴으로 변화한 몰리브덴막의 표층을 기판으로부터 제거할 수 있다. 이에 의해, 에칭액이 약액인 경우에 비해, 배액의 처리를 간소화할 수 있고, 환경에 대한 부하를 경감할 수 있다.
에칭액에 상당하는 물 함유액은, 순수 등의 물(물의 체적 농도가 100% 또는 실질적으로 100%인 액체)이어도 되고, 물의 체적 농도가 90% 이상 100% 미만인 액체여도 된다. 후자의 경우, 저농도이면 약품이 물 함유액에 용해되어 있어도 된다. 이 경우, 삼산화몰리브덴으로 변화한 몰리브덴막의 표층을 보다 단시간에 기판으로부터 제거할 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 에칭 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 상기 산화 공간에 반송하는 제2 반송 공정을 더 포함하고, 상기 기판 처리 방법은, 상기 산화 공정, 제1 반송 공정, 에칭 공정, 및, 제2 반송 공정을 포함하는 1개의 사이클을 복수 회 행한다.
이 방법에 의하면, 에칭 공간 내의 복수 장의 기판에 에칭액을 공급한 후, 복수 장의 기판을 산화 공간에 반송하고, 복수 장의 기판에 형성된 복수의 몰리브덴막을 산화시킨다. 즉, 몰리브덴막의 산화와 몰리브덴 산화막의 에칭을 번갈아 복수 회 반복한다. 이에 의해, 몰리브덴막의 두께를 단계적으로 감소시킬 수 있어, 몰리브덴막의 두께를 단계적으로 조정할 수 있다.
산화 공정, 제1 반송 공정, 에칭 공정, 및, 제2 반송 공정을 포함하는 1개의 사이클을 복수 회 행하는 경우, 산화 공정으로 형성되는 몰리브덴 산화막의 두께는, 매회 같아도 되고, 복수의 산화 공정 간에 상이해도 된다. 마찬가지로, 에칭 공정에서의 몰리브덴막의 두께의 감소량, 즉, 에칭액에 용해된 몰리브덴 산화막의 두께는, 매회 같아도 되고, 복수의 에칭 공정 간에 상이해도 된다.
상기 산화 공정은, 상기 복수 장의 기판을 기판 홀더로 유지한 상태로, 상기 산소 가스 또는 오존 가스를 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판에 공급하면서, 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 가열하고, 상기 제1 반송 공정은, 상기 기판 홀더를 상기 산화 공간으로부터 상기 에칭 공간으로 이동시킴으로써, 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 상기 에칭 공간에 반송하며, 상기 에칭 공정은, 상기 복수 장의 기판을 상기 기판 홀더로 유지한 상태로, 상기 에칭 공간 내의 상기 복수 장의 기판에 상기 에칭액을 공급한다.
이 방법에 의하면, 복수 장의 기판을 기판 홀더로 유지한 상태로, 복수의 몰리브덴막을 산화시키고, 복수 장의 기판을 산화 공간으로부터 에칭 공간으로 반송하여, 복수의 몰리브덴 산화막을 에칭한다. 즉, 몰리브덴막의 산화, 산화 공간으로부터 에칭 공간으로의 기판의 반송, 및, 몰리브덴 산화막의 에칭을 행하기 위해서, 기판 홀더에 유지되어 있는 복수 장의 기판을, 다른 기판 홀더로 이동시킬 필요가 없고, 복수의 기판 홀더를 설치할 필요도 없다. 이에 의해, 기판 처리 장치의 스루풋을 증가시킬 수 있다.
상기 제1 반송 공정은, 상기 산화 공간의 일부와 상기 에칭 공간의 일부를 형성하는 제1 내측 파티션을 이동시킨 후, 상기 제1 내측 파티션이 배치되어 있던 공간을 통해서, 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 상기 에칭 공간에 반송한다.
이 방법에 의하면, 제1 내측 파티션이, 산화 공간과 에칭 공간 사이에 배치되어 있어, 산화 공간의 윤곽의 일부와 에칭 공간의 윤곽의 일부를 형성하고 있다. 산화 공간의 적어도 일부는, 제1 내측 파티션만으로 에칭 공간으로부터 분리되어 있다. 제1 내측 파티션을 이동시키면, 복수 장의 기판이 산화 공간과 에칭 공간 사이에서 이동할 수 있게 된다. 산화 공간이 제1 내측 파티션만을 개재하여 에칭 공간의 근처에 배치되어 있으므로, 에칭 공간에 기판을 반송하는 시간을 단축할 수 있어, 기판 처리 장치의 스루풋을 증가시킬 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 에칭 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 상기 산화 공간에 반송하는 제2 반송 공정과, 상기 에칭액을 상기 복수 장의 기판에 공급한 후에, 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 건조시키는 건조 공정을 더 포함한다.
이 방법에 의하면, 에칭액을 복수 장의 기판에 공급한 후에, 복수 장의 기판을 에칭 공간으로부터 산화 공간으로 이동시킨다. 그 후, 산화 공간 내의 복수 장의 기판을 건조시킨다. 즉, 산화 공간이 기판을 건조시키는 건조 공간을 겸하고 있으며, 산화 공간 내의 기판에 대해서 몰리브덴막의 산화와 건조가 행해진다. 따라서, 산화 공간과는 별도의 건조 공간을 형성하는 경우에 비해 기판 처리 장치를 소형화할 수 있다.
상기 산화 공정, 제1 반송 공정, 에칭 공정, 및, 제2 반송 공정을 포함하는 1개의 사이클을 복수 회 행하는 경우에는, 최종 사이클의 에칭 공정 후에 제2 반송 공정에 의해서 산화 공간에 반송된 복수 장의 기판에 대해서 건조 공정이 실행된다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 산화 공간 및 에칭 공간과는 상이한 상기 기판 처리 장치 내의 건조 공간의 일부와 상기 산화 공간 또는 에칭 공간의 일부를 형성하는 제2 내측 파티션을 이동시킨 후, 상기 제2 내측 파티션이 배치되어 있던 공간을 통해서, 상기 에칭 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 상기 건조 공간에 반송하는 제3 반송 공정과, 상기 에칭액을 상기 복수 장의 기판에 공급한 후에, 상기 건조 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 건조시키는 건조 공정을 더 포함한다.
이 방법에 의하면, 제2 내측 파티션이, 산화 공간 또는 에칭 공간과 건조 공간 사이에 배치되어 있다. 건조 공간의 적어도 일부는, 제2 내측 파티션만으로 산화 공간 또는 에칭 공간으로부터 분리되어 있다. 제2 내측 파티션을 이동시키면, 복수 장의 기판이 건조 공간에 들어갈 수 있고, 건조 공간에서 나올 수 있게 된다. 건조 공간이 제2 내측 파티션만을 개재하여 산화 공간 또는 에칭 공간의 근처에 배치되어 있으므로, 건조 공간에 기판을 반송하는 시간을 단축할 수 있어, 기판 처리 장치의 스루풋을 증가시킬 수 있다. 게다가, 산화 공간 또는 에칭 공간이 건조 공간을 겸하는 경우에 비해, 기판 처리 장치의 구조를 간소화할 수 있다.
상기 산화 공정, 제1 반송 공정, 에칭 공정, 및, 제2 반송 공정을 포함하는 1개의 사이클을 복수 회 행하는 경우에는, 최종 사이클의 에칭 공정 후에 제3 반송 공정에 의해서 건조 공간에 반송된 복수 장의 기판에 대해서 건조 공정이 실행된다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 에칭액을 상기 복수 장의 기판에 공급한 후에, 상기 에칭액과 동일한 명칭의 액체이며, 상기 에칭액과는 상이한 린스액을 상기 복수 장의 기판에 공급하는 린스 공정을 더 포함한다.
이 방법에 의하면, 에칭액을 복수 장의 기판에 공급한 후에, 린스액을 복수 장의 기판에 공급한다. 이에 의해, 기판에 부착되어 있는 에칭액이나 파티클을 린스액으로 씻어낼 수 있다. 에칭액 및 린스액이 종류가 상이한 액체인 경우, 에칭액용의 배관 등과 린스액용의 배관 등을 설치할 필요가 있다. 양자가 동일한 명칭의 액체인 경우, 각기 다른 배관 등을 설치할 필요가 없어, 기판 처리 장치의 구조를 간소화할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태는, 산화 공간과 에칭 공간을 형성하는 파티션과, 산소 가스 또는 오존 가스를 상기 산화 공간에 배치된 복수 장의 기판에 공급하면서, 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 가열함으로써, 상기 복수 장의 기판 각각에 있어서, 상기 기판에 형성된 몰리브덴막의 표층 이외의 부분을 삼산화몰리브덴으로 변화시키지 않고, 상기 몰리브덴막의 상기 표층을 상기 삼산화몰리브덴으로 변화시키는 산화 수단과, 상기 산화 공간과는 상이한 상기 에칭 공간에 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 반송하는 반송 시스템과, 상기 에칭 공간 내의 상기 복수 장의 기판에 에칭액을 공급함으로써, 상기 복수 장의 기판 각각에 있어서, 상기 몰리브덴막의 상기 표층 이외의 부분을 상기 기판에 남기면서, 상기 삼산화몰리브덴으로 변화한 상기 표층을 상기 에칭액에 용해시키는 에칭 수단을 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다. 이 구성에 의하면, 전술한 기판 처리 방법과 동일한 효과를 발휘할 수 있다. 전술한 기판 처리 방법에 관한 특징 중 적어도 1개를 상기 기판 처리 장치에 더해도 된다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 기술하는 실시 형태의 설명에 의해 밝혀진다.
도 1a는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판의 처리가 행해지기 전의 기판의 단면의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 1b는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판의 처리가 행해지고 있을 때의 기판의 단면의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 1c는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판의 처리가 행해진 후의 기판의 단면의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 배치(batch)식의 기판 처리 장치의 레이아웃을 나타내는 개략 평면도이다.
도 3a는, 부반송 로봇의 개략 정면도이다.
도 3b는, 부반송 로봇의 개략 좌측면도이다.
도 4a는, 처리 유닛의 연직 단면을 나타낸 개략 단면도이다.
도 4b는, 처리 유닛의 연직 단면을 나타낸 개략 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판의 처리의 일례에 대해서 설명하기 위한 공정도이다.
도 6a~d는, 도 5에 나타내는 기판의 처리의 일례가 행해지고 있을 때의 처리 유닛의 상태를 나타낸 개략 단면도이다.
도 6e~g는, 도 5에 나타내는 기판의 처리의 일례가 행해지고 있을 때의 처리 유닛의 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 처리 유닛의 연직 단면을 나타내는 개략 단면도이다.
도 8a는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판의 처리의 일례가 행해지고 있을 때의 처리 유닛의 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 8b는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판의 처리의 일례가 행해지고 있을 때의 처리 유닛의 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 8c는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판의 처리의 일례가 행해지고 있을 때의 처리 유닛의 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 처리 유닛의 연직 단면을 나타내는 개략 단면도이다.
도 10a는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판의 처리의 일례가 행해지고 있을 때의 처리 유닛의 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10b는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판의 처리의 일례가 행해지고 있을 때의 처리 유닛의 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10c는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판의 처리의 일례가 행해지고 있을 때의 처리 유닛의 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10d는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판의 처리의 일례가 행해지고 있을 때의 처리 유닛의 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
제일 먼저, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판(W)의 처리의 개요에 대해서 설명한다.
도 1a는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판(W)의 처리가 행해지기 전의 기판(W)의 단면의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 도 1b는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판(W)의 처리가 행해지고 있을 때의 기판(W)의 단면의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 도 1c는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판(W)의 처리가 행해진 후의 기판(W)의 단면의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
몰리브덴막(100)은, 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)의 표면에 형성된 몰리브덴제의 박막이다. 몰리브덴막(100)은, 트랜지스터 등의 기판(W) 상에 형성된 디바이스에 전기적으로 접속된 금속 배선(몰리브덴 배선)의 일부여도 된다. 금속 배선은, 층간 절연막 상에 배치된 금속 배선층, 또는, 비아 홀 등의 적어도 1개의 층간 절연막을 관통하는 홀 내에 배치된 금속 플러그여도 되고, 금속 배선층 또는 금속 플러그 양쪽 모두여도 된다.
도 1a에 나타내는 바와 같이, 몰리브덴막(100)은, 몰리브덴막(100)의 표면(103)의 전역을 포함하는 표층(102)과, 몰리브덴막(100)에 있어서의 표층(102) 이외의 부분을 나타내는 벌크(101)에 의해서 구성되어 있다. 몰리브덴막(100)의 표층(102)은, 몰리브덴막(100)의 표면(103)으로부터 일정하거나 또는 거의 일정한 두께의 층을 나타낸다. 기판(W)이 처리되기 전, 몰리브덴막(100)의 표면(103)은, 몰리브덴의 산화물에 의해서 덮여 있어도 되고, 덮여 있지 않아도 된다. 기판(W)이 처리되기 전, 몰리브덴막(100)의 표면(103) 또는 몰리브덴의 산화물의 표면은, 레지스트 패턴 등의 다른 물질에 의해서 부분적으로 덮여 있어도 되고, 덮여 있지 않아도 된다.
도 1a는, 산화몰리브덴(MoO2)과 삼산화몰리브덴(MoO3)을 포함하는 몰리브덴의 자연 산화막(104)에 의해서 몰리브덴막(100)의 표면(103)이 덮인 예를 나타내고 있다. 산화몰리브덴 및 삼산화몰리브덴은, 모두 몰리브덴의 산화물의 일례이다. 도 1a에 나타내는 예에서는, 몰리브덴막(100)의 표면(103)의 일부 또는 전부가, 몰리브덴의 자연 산화막(104)에 의해서 덮여 있다. 몰리브덴의 자연 산화막(104)은, 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)의 표면에서 노출되어 있고, 기판(W)이 배치된 공간 내의 분위기에 접해 있다.
본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판(W)의 처리에서는, 오존 가스 등의 산소 원자 함유 가스를 기판(W)에 공급하면서, 기판(W)을 가열하는 산화 공정을 행한다. 오존 가스는, 산소 원자를 포함하는 산소 원자 함유 가스의 일례이다. 산소 원자 함유 가스는, 산소 가스여도 된다. 자연 산화막(104) 등의 몰리브덴의 산화물이 몰리브덴막(100) 상에 형성되어 있는 경우, 산화 공정을 행하기 전에, 웨트 에칭 또는 드라이 에칭에 의해 몰리브덴의 산화물을 몰리브덴막(100)으로부터 제거해도 되고, 몰리브덴의 산화물을 제거하지 않고 산화 공정을 행해도 된다.
산화 공정을 행할 때, 접촉 가열 또는 비접촉 가열에 의해 기판(W)을 가열해도 되고, 접촉 가열 및 비접촉 가열 양쪽 모두에 의해 기판(W)을 가열해도 된다. 접촉 가열에 의해 기판(W)을 가열하는 경우, 디바이스가 형성되는 기판(W)의 표면을 위로 향하게 한 상태로, 실온(15~30℃ 내의 일정하거나 또는 거의 일정한 온도)보다 고온인 핫 플레이트의 위에 기판(W)을 수평으로 배치함으로써, 기판(W)의 하면을 핫 플레이트에 접촉시켜도 된다. 비접촉 가열에 의해 기판(W)을 가열하는 경우, 램프 등의 열원으로부터 방출된 전자파를 기판(W)에 조사해도 된다. 산화 공정을 행할 때, 기판(W)은, 수평 또는 연직인 자세여도 되고, 이들 이외의 자세여도 된다.
산화 공정을 행하면, 기판(W)에 접하는 분위기 중의 오존 또는 산소 분자에 의해서 몰리브덴막(100) 중의 몰리브덴이 산화되며, 몰리브덴막(100)의 표면(103)이 삼산화몰리브덴으로 변화한다. 자연 산화막(104) 등의 몰리브덴의 산화물로 몰리브덴막(100)의 표면(103)이 덮여 있는 경우는, 몰리브덴막(100)의 표면(103)뿐만 아니라, 몰리브덴의 산화물도 삼산화몰리브덴으로 변화한다. 이에 의해, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 삼산화몰리브덴을 포함하는 몰리브덴 산화막(105)이, 몰리브덴막(100)의 표면(103) 상에 형성된다.
몰리브덴막(100)은, 몰리브덴막(100)의 표면(103)으로부터 몰리브덴막(100)의 내부를 향하여 서서히 삼산화몰리브덴으로 변화해 나간다. 몰리브덴막(100)과 몰리브덴 산화막(105)의 경계는, 몰리브덴막(100)의 내부를 향하여 서서히 이동한다. 이에 의해, 몰리브덴 산화막(105)의 두께가 연속적으로 증가한다. 산화 공정을 행하는 시간이 후술하는 최대 성장 시간에 달하면, 후술하는 최대 두께의 몰리브덴 산화막(105)이 몰리브덴막(100)의 표면(103) 상에 형성된다.
몰리브덴 산화막(105)은, 몰리브덴막(100)에 결합된 삼산화몰리브덴의 박막이다. 몰리브덴 산화막(105)은, 산화몰리브덴 등의 삼산화몰리브덴 이외의 물질을 포함하고 있어도 된다. 도 1b는, 몰리브덴 산화막(105)의 표면(106)의 전역이 평탄하고, 몰리브덴 산화막(105)의 두께가 균일한 예를 나타내고 있다. 몰리브덴 산화막(105)은, 몰리브덴막(100)보다 얇다. 몰리브덴 산화막(105)의 두께는, 몰리브덴막(100)의 두께 이상이어도 된다.
산화 공정을 행하는 시간(오존 가스 등의 산소 원자 함유 가스를 기판(W)에 접촉시키면서 기판(W)을 가열하는 시간)을 산화 시간으로, 산화 시간을 제외한 산화 공정의 조건을 산화 조건으로 각각 정의한다. 산화 조건에는, 복수의 파라미터가 포함된다. 예를 들면, 기판(W)의 온도와, 기판(W)에 공급되는 오존 가스의 농도와, 기판(W)에 공급되는 오존 가스의 유량은, 산화 조건에 포함된다. 산화 시간은, 산화 조건에 포함되지 않는다.
산소 원자 함유 가스가 오존 가스인 경우의 산화 조건은 이하와 같다. 구체적으로는, 기판(W)의 온도는, 150℃ 이상, 예를 들면 180~300℃의 범위 내이다. 오존 가스의 농도는, 50g/m3 이상, 예를 들면 100~200g/m3의 범위 내이다. 오존 가스의 유량은, 5SLM(Standard Liter Min) 이상, 예를 들면 18~20SLM의 범위 내이다. 산화 시간은, 30초 이상, 예를 들면 30~300초의 범위 내이다. 후술하는 에칭 시간은, 30초 이상이다. 산화 공정을 행하기 전의 몰리브덴막(100)의 두께와 에칭 공정을 행한 후의 몰리브덴막(100)의 두께의 차를 리세스량이라고 정의한다. 산화 조건에 따라서도 다르지만, 산화 공정 및 에칭 공정을 1회씩 행했을 때의 리세스량은, 수 십 nm 미만, 예를 들면 10 nm 미만이다. 상기의 수치는, 일례이며, 이들에 한정되는 것은 아니다.
산화 조건이 일정하면, 몰리브덴 산화막(105)의 두께는, 산화 시간이 증가함에 따라 증가한다. 산화 조건이 일정하면, 산화 시간이 최대 성장 시간을 초과해도, 몰리브덴 산화막(105)의 두께는, 변화하지 않거나 또는 거의 변화하지 않고, 최대 두께 또는 그 부근에 머무른다. 즉, 산화 조건이 일정하면, 산화 시간이 최대 성장 시간에 달하면, 몰리브덴 산화막(105)의 두께는, 최대 두께에 달하지만, 그 이상의 시간 산화 공정을 계속해도, 몰리브덴 산화막(105)의 두께는, 변화하지 않거나 또는 거의 변화하지 않는다. 이 현상을, 셀프 리미테이션이라고 하는 경우도 있다.
몰리브덴 산화막(105)의 최대 두께는, 산화 조건에 의존한다. 최대 성장 시간도, 산화 조건에 의존한다. 산화 조건이 바뀌면, 그에 따라 몰리브덴 산화막(105)의 최대 두께가 증가 또는 감소한다. 예를 들면, 기판(W)의 온도가 저하하면, 몰리브덴 산화막(105)의 최대 두께가 감소한다. 기판(W)에 공급되는 오존 가스의 농도 또는 유량이 감소했을 때에도, 몰리브덴 산화막(105)의 최대 두께가 감소한다.
산화 공정을 행한 후에는, 도 1c에 나타내는 바와 같이, 에칭액을 기판(W)에 공급함으로써, 몰리브덴 산화막(105)을 기판(W)으로부터 제거하는 에칭 공정을 행한다. 도 1c는, 에칭액의 공급에 의해서 몰리브덴 산화막(105)의 전체가 제거되어, 몰리브덴으로 형성된 몰리브덴막(100)의 평탄한 표면(103)이 노출된 예를 나타내고 있다. 에칭액의 공급에 의해서 몰리브덴 산화막(105)의 전체가 기판(W)으로부터 제거되는 것이 바람직하지만, 후공정에서 문제가 되지 않는 정도이면, 몰리브덴 산화막(105)이 기판(W)에 남아도 된다.
에칭액은, 삼산화몰리브덴을 용해하며, 몰리브덴을 용해하지 않거나 또는 거의 용해하지 않는 액체이다. 삼산화몰리브덴은, 물에 용해되는 한편, 몰리브덴은, 물에 용해되지 않거나 또는 거의 용해되지 않는다. 바꾸어 말하면, 삼산화몰리브덴이 물에 용해되는 속도는, 몰리브덴이 물에 용해되는 속도보다 크다. 따라서, 물을 포함하는 액체이면, 에칭액은, 어떤 액체여도 된다. 예를 들면, 에칭액은, 순수(탈이온수:DIW(Deionized Water)) 등의 물이어도 되고, 수산화암모늄, 알칼리 용액, 탄산수, 불산, 및 염산 등의 수용액이어도 된다. 수용액에 있어서의 물의 비율(용질에 대한 물의 비율)은, 100 이상이어도 되고, 100 미만이어도 된다.
에칭액이 몰리브덴 산화막(105)의 표면(106)에 접촉하면, 몰리브덴 산화막(105)의 표면(106)을 구성하는 삼산화몰리브덴이 에칭액에 용해되어, 몰리브덴 산화막(105)이 서서히 감소되어 간다. 에칭 시간, 즉, 에칭액이 몰리브덴 산화막(105)에 접해 있는 시간이 에칭 종료 시간에 달하면, 모든 또는 거의 모든 몰리브덴 산화막(105)이 에칭액에 용해된다. 에칭액은, 삼산화몰리브덴을 용해하며, 몰리브덴을 용해하지 않거나 또는 거의 용해하지 않는 액체이다. 따라서, 에칭 종료 시간 이상 에칭액의 공급을 계속해도, 몰리브덴막(100)은 감소하지 않거나 또는 거의 감소하지 않는다.
에칭 공정을 행할 때, 에칭 종료 시간 이상 연속하여 에칭액을 기판(W)에 공급해도 되고, 에칭액이 몰리브덴 산화막(105)에 접하는 시간의 합계치를 나타내는 누적 에칭 시간이 에칭 종료 시간 이상이도록, 에칭액을 기판(W)에 단속적으로 공급해도 된다. 또, 에칭 공정을 행할 때, 기판(W)의 자세는, 수평 또는 연직이어도 되고, 수평면에 대해서 기울어 있어도 된다. 도 1b는, 기판(W)을 수평으로 유지하면서, 에칭 공정을 행하는 예를 나타내고 있다.
몰리브덴막(100)의 표층(102)을 몰리브덴 산화막(105)으로 변화시킨 후, 몰리브덴 산화막(105)을 에칭액으로 에칭하는 것이 아니라, 몰리브덴을 부식시키는 에칭액을 몰리브덴막(100)에 공급하면, 몰리브덴막(100)의 표면(103)의 러프니스(조도)가 양호하지 않은 경우가 있다. 전술한 바와 같이, 몰리브덴막(100)의 표층(102)을 몰리브덴 산화막(105)으로 변화시킨 후에 제거하면, 몰리브덴막(100)을 에칭액으로 직접 에칭하는 경우에 비해, 에칭 후의 몰리브덴막(100)의 러프니스를 개선(저감)할 수 있다.
모든 또는 거의 모든 몰리브덴 산화막(105)을 기판(W)으로부터 제거한 후에는, 기판(W)을 간이적으로 또는 완전히 건조시키는 건조 공정을 행한다. 즉, 후술하는 바와 같이 2회째 이후의 산화 공정을 행하는 경우, 기판(W)에 잔류하는 액체가 산화 공정 등의 지장이 되지 않으면, 다음의 산화 공정을 행하기 전에, 대부분의 액체가 기판(W)으로부터 제거되도록 기판(W)을 간이적으로 건조시켜도 된다. 혹은, 다음의 산화 공정을 행하기 전에, 모든 액체가 기판(W)으로부터 제거되도록 기판(W)을 완전히 건조시켜도 된다. 에칭액에 포함되는 약품의 농도가 높은 경우, 기판(W)을 건조시키기 전에, 순수 등의 린스액으로 에칭액을 씻어내도 된다.
에칭 공정을 행한 후에는, 전술과 동일하게 2회째의 산화 공정을 행하고, 그 후, 2회째의 에칭 공정을 행한다. 필요에 따라, 3회째의 산화 공정 및 에칭 공정을 행해도 되고, 4회째 이후의 산화 공정 및 에칭 공정을 행해도 된다. 즉, 산화 공정 및 에칭 공정을 이 순서대로 행하는 1개의 사이클을 2회 이상 행해도 된다. 이와 같이 하면, 몰리브덴막(100)의 두께를 단계적으로 감소시킬 수 있다. 최후의 에칭 공정을 행한 후에는, 기판(W)을 완전히 건조시킨다.
전술한 바와 같이, 산화 공정에서는, 몰리브덴막(100)의 표면(103) 측의 부분이 삼산화몰리브덴으로 변화하여, 몰리브덴막(100)의 두께가 감소하지만, 몰리브덴막(100)은 에칭되지 않는다. 각 회의 산화 공정에서 형성되는 몰리브덴 산화막(105)의 두께가 일정하거나 또는 거의 일정하면, 산화 공정에서는 에칭량이 제로이며, 에칭 공정에서는 에칭량이 제로를 초과하는 일정하거나 또는 거의 일정한 값이 된다. 이러한 단계적인 에칭은, 디지털 에칭이라고도 불린다.
다음으로, 기판 처리 장치(1)에 대해서 설명한다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 배치식의 기판 처리 장치(1)의 레이아웃을 나타내는 개략 평면도이다.
기판 처리 장치(1)는, 복수 장의 기판(W)을 일괄적으로 처리하는 배치식의 장치이다. 기판 처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼 등의 원판 형상의 기판(W)을 수용하는 캐리어(CA)를 유지하는 로드 포트(LP)와, 로드 포트(LP)로부터 반송된 기판(W)을 약액이나 린스액 등의 처리액으로 처리하는 처리 유닛(2)과, 로드 포트(LP)와 처리 유닛(2) 사이에서 기판(W)을 반송하는 반송 시스템(8)과, 기판 처리 장치(1)를 제어하는 제어 장치(3)를 포함한다.
제어 장치(3)는, 프로그램 등의 정보를 기억하는 메모리(3m)와, 메모리(3m)에 기억된 프로그램에 따라서 기판 처리 장치(1)를 제어하는 CPU(3c)(central processing unit)를 포함하는 컴퓨터이다. 제어 장치(3)는, 기판 처리 장치(1)를 제어함으로써, 이하에서 설명하는 기판(W)의 반송 및 처리 등을 행한다. 바꾸어 말하면, 제어 장치(3)는, 이하에서 설명하는 기판(W)의 반송 및 처리 등을 행하도록 프로그래밍되어 있다.
반송 시스템(8)은, 로드 포트(LP)와 처리 유닛(2) 사이에서 캐리어(CA)를 반송하고, 복수의 캐리어(CA)를 수용하는 캐리어 반송 장치(9)와, 캐리어 반송 장치(9)에 유지되어 있는 캐리어(CA)에 대해서 복수 장의 기판(W)의 반입 및 반출을 행하고, 수평인 자세와 연직인 자세 사이에서 기판(W)의 자세를 변경하는 자세 변환 로봇(10)을 포함한다. 자세 변환 로봇(10)은, 복수의 캐리어(CA)로부터 취출(取出)한 복수 장의 기판(W)으로 1개의 배치를 형성하는 배치 형성 동작과, 1개의 배치에 포함되는 복수 장의 기판(W)을 복수의 캐리어(CA)에 수용하는 배치 해제 동작을 행한다.
반송 시스템(8)은, 또한, 자세 변환 로봇(10)과 처리 유닛(2) 사이에서 복수 장의 기판(W)을 반송하는 주반송 로봇(11)과, 주반송 로봇(11)과 처리 유닛(2) 사이에서 복수 장의 기판(W)을 반송하는 복수의 부반송 로봇(12)을 포함한다. 도 2는, 2개의 부반송 로봇(12)과 4개의 처리 유닛(2)이 설치된 예를 나타내고 있다. 이 예에서는, 4개의 처리 유닛(2)이, 평면으로 볼 때 기판 처리 장치(1)의 깊이 방향(주반송 로봇(11)이 기판(W)을 반송하는 방향)으로 직선상으로 늘어져 있다. 한쪽의 부반송 로봇(12)은, 인접하는 2개의 처리 유닛(2)에 대응하고 있으며, 다른 쪽의 부반송 로봇(12)은, 인접하는 나머지 2개의 처리 유닛(2)에 대응하고 있다. 부반송 로봇(12)은, 대응하는 2개의 처리 유닛(2) 각각에 대해서 복수 장의 기판(W)의 반입 및 반출을 행한다.
주반송 로봇(11)은, 복수 장(예를 들면 50장)의 기판(W)으로 구성된 1 배치의 기판(W)을 자세 변환 로봇(10)으로부터 받고, 받은 1 배치의 기판(W)을 복수의 부반송 로봇(12) 중 어느 하나에 건넨다. 부반송 로봇(12)은, 주반송 로봇(11)으로부터 받은 1 배치의 기판(W)을 어느 하나의 처리 유닛(2)에 반입하고, 처리 유닛(2)에서 처리된 1 배치의 기판(W)을 처리 유닛(2)으로부터 반출한다. 그 후, 주반송 로봇(11)은, 1 배치의 기판(W)을 부반송 로봇(12)으로부터 받고, 받은 1 배치의 기판(W)을 자세 변환 로봇(10)에 반송한다.
도 1a에 나타내는 것과 같은 몰리브덴막(100) 또는 몰리브덴의 자연 산화막(104)이 노출된 복수 장의 기판(W)은, 캐리어(CA)에 수용된 상태로 로드 포트(LP)에 반송된다. 처리 유닛(2)은, 로드 포트(LP) 상의 캐리어(CA)로부터 반송된 복수 장의 기판(W)에 대해서 전술한 산화 공정 및 에칭 공정을 포함하는 1개의 사이클을 복수 회 행한다. 처리 유닛(2)에서 처리된 복수 장의 기판(W)은, 로드 포트(LP) 상의 캐리어(CA)에 반입되어, 캐리어(CA)에 수용된 상태로 로드 포트(LP)로부터 반송된다. 따라서, 로드 포트(LP)를 통해서 기판 처리 장치(1)에 반입된 기판(W)은, 처리 유닛(2)에서 처리된 후, 로드 포트(LP)를 통해서 기판 처리 장치(1)로부터 반출된다.
다음으로, 부반송 로봇(12)에 대해서 설명한다.
도 3a는, 부반송 로봇(12)의 개략 정면도이다. 도 3b는, 부반송 로봇(12)의 개략 좌측면도이다. 도 3b는, 기판 처리 장치(1)(도 2 참조)의 깊이 방향(주반송 로봇(11)이 기판(W)을 반송하는 방향)으로 부반송 로봇(12)을 수평으로 본 도면이다. 도 3a는, 기판 처리 장치(1)의 폭 방향(기판 처리 장치(1)의 깊이 방향에 대해서 직교하는 수평 방향)으로 부반송 로봇(12)을 수평으로 본 도면이다.
도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이, 부반송 로봇(12)은, 주반송 로봇(11)(도 2 참조)에 의해서 반송된 복수 장의 기판(W)을 연직인 자세로 유지하는 서포트 프레임(13)을 포함한다. 서포트 프레임(13)은, 기판(W)을 유지하는 기판 홀더의 일례이다. 서포트 프레임(13)은, 유지해야 하는 복수 장의 기판(W)의 하방에 배치되는 복수의 서포트 바(14)를 포함한다. 도 3a는, 3개의 서포트 바(14)가 설치된 예를 나타내고 있다. 서포트 바(14)의 수는, 2개여도 된다.
복수의 서포트 바(14)는, 복수 장의 기판(W)에 접촉함으로써, 복수 장의 기판(W)이 간격을 두고 평행으로 마주 보도록 당해 복수 장의 기판(W)을 연직인 자세로 유지한다. 각 서포트 바(14)는, 복수 장의 기판(W)을 한 장씩 받아들이는 복수의 홈을 형성하고 있다. 복수 장의 기판(W)은, 복수의 서포트 바(14)의 위에 놓여진다. 이 때, 각 기판(W)의 외주부가, 각 서포트 바(14)의 홈에 끼워져, 복수의 서포트 바(14)에 대한 기울기가 규제된다. 이에 의해, 각 기판(W)이 연직인 자세로 유지된다.
서포트 프레임(13)은, 복수의 서포트 바(14)에 더하여, 복수의 서포트 바(14)에 고정된 베이스 플레이트(15)와, 베이스 플레이트(15)를 개재하여 복수의 서포트 바(14)에 고정된 어퍼 플레이트(16)를 포함한다. 복수의 서포트 바(14)는, 베이스 플레이트(15)로부터 수평으로 연장되어 있다. 어퍼 플레이트(16)는, 베이스 플레이트(15)에 대해서 복수의 서포트 바(14)와는 반대 측에 배치되어 있다. 어퍼 플레이트(16)는, 복수의 서포트 바(14)보다 상방에 배치되어 있다. 어퍼 플레이트(16)를 이동시키면, 복수의 서포트 바(14) 및 베이스 플레이트(15)는, 어퍼 플레이트(16)와 같은 방향으로 같은 속도로 이동한다.
부반송 로봇(12)은, 복수 장의 기판(W)을 유지하면서, 당해 복수 장의 기판(W)을 승강시키는 리프터에 상당한다. 부반송 로봇(12)은, 서포트 프레임(13)을 연직으로 평행 이동시키는 승강 액추에이터(17)를 포함한다. 부반송 로봇(12)은, 또한, 서포트 프레임(13)을 수평으로 평행 이동시키는 슬라이드 액추에이터(18)를 포함한다. 승강 액추에이터(17)의 동력은, 어퍼 플레이트(16) 및 베이스 플레이트(15)를 통해 복수의 서포트 바(14)로 전달된다. 슬라이드 액추에이터(18)의 동력은, 승강 액추에이터(17), 어퍼 플레이트(16), 및 베이스 플레이트(15)를 통해 복수의 서포트 바(14)로 전달된다.
승강 액추에이터(17)가 서포트 프레임(13)을 연직으로 평행 이동시키면, 서포트 프레임(13)에 지지되어 있는 복수 장의 기판(W)도 연직으로 평행 이동한다. 이에 의해, 서포트 프레임(13)에 지지되어 있는 복수 장의 기판(W)이 연직으로 반송된다. 마찬가지로, 슬라이드 액추에이터(18)가 서포트 프레임(13)을 수평으로 평행 이동시키면, 서포트 프레임(13)에 지지되어 있는 복수 장의 기판(W)도 수평으로 평행 이동한다. 이에 의해, 서포트 프레임(13)에 지지되어 있는 복수 장의 기판(W)이 수평으로 반송된다.
승강 액추에이터(17)는, 서포트 프레임(13)을 연직으로 평행 이동시키는 액추에이터이다. 액추에이터는, 전기, 유체, 자기, 열, 또는 화학적 에너지를 기계적인 일로 변환하는 장치이다. 액추에이터에는, 전동 모터, 에어 실린더, 및 그 외의 장치가 포함된다. 승강 액추에이터(17)는, 전동 모터 또는 에어 실린더여도 되고, 이들 이외여도 된다. 액추에이터의 정의는, 슬라이드 액추에이터(18) 등의 다른 액추에이터에 대해서도 동일하다.
다음으로, 처리 유닛(2)에 대해서 설명한다.
도 4a 및 도 4b는, 처리 유닛(2)의 연직 단면을 나타내는 개략 단면도이다. 도 4a는, 부반송 로봇(12)에 유지되어 있는 복수 장의 기판(W)과 평행한 연직 단면을 나타내고 있다. 도 4b는, 부반송 로봇(12)에 유지되어 있는 복수 장의 기판(W)에 대해서 수직인 연직 단면을 나타내고 있다.
도 4a에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛(2)은, 산화 공간(SO) 및 에칭 공간(SE)을 포함하는 처리 유닛(2)의 내부 공간을 형성한 복수의 파티션(52)을 구비하고 있다. 처리 유닛(2)은, 또한, 산화 공간(SO) 내의 복수 장의 기판(W)에 광을 조사하는 적어도 1개의 가열 램프(21)와, 산화 공간(SO) 내의 복수 장의 기판(W)에 오존 가스를 공급하는 오존 가스 공급구(22)와, 복수 장의 기판(W)이 침지되는 에칭액을 에칭 공간(SE)에서 저류하는 제1 처리조(41)를 구비하고 있다. 이하에서는, 이들의 구성에 대해서 설명한다.
제일 먼저, 기판(W)의 가열과 오존 가스의 공급에 대해서 설명한다.
처리 유닛(2)은, 산화 공간(SO) 내의 복수 장의 기판(W)에 광을 조사함으로써, 당해 복수 장의 기판(W)을 가열 온도로 가열하는 적어도 1개의 가열 램프(21)를 구비하고 있다. 가열 램프(21)는, 산화 공간(SO) 내의 복수 장의 기판(W)을 가열하는 히터의 일례이다. 가열 램프(21)는, 할로겐 램프 또는 LED(light emitting diode) 램프여도 되고, 이들 이외의 램프여도 된다. 가열 램프(21)는, 전력의 공급에 의해 광을 발하는 광원과, 광원을 수용하는 투명한 케이스를 포함한다.
도 4a 및 도 4b는, 4개의 가열 램프(21)가 1개의 산화 공간(SO)에 배치된 예를 나타내고 있다. 1개의 산화 공간(SO) 내의 기판(W)을 향하여 광을 조사하는 가열 램프(21)의 수는, 4 미만 또는 5 이상이어도 된다. 산화 공간(SO) 내의 기판(W)에 광을 조사할 수 있다면, 가열 램프(21)는, 산화 공간(SO)의 밖에 배치되어 있어도 된다. 복수 장의 기판(W)이 산화 공간(SO)에 배치되어 있는 경우, 적어도 1개의 가열 램프(21)의 광은, 산화 공간(SO) 내의 모든 기판(W)에 조사된다. 이에 의해, 산화 공간(SO) 내의 모든 기판(W)이 비접촉으로 가열된다.
도 4a에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛(2)은, 산화 공간(SO)에 오존 가스를 공급하는 오존 가스 공급구(22)를 포함한다. 오존 가스 공급구(22)는, 오존 가스가 통과하는 공간과, 이 공간을 형성하는 단면(전형적으로는, 당해 공간의 전체 둘레를 둘러싸는 환 형상의 단면)을 포함한다. 오존 가스 공급구(22)로부터 흘러나온 오존 가스가 산화 공간(SO)에 공급된다면, 오존 가스 공급구(22)는, 산화 공간(SO)을 형성하는 벽면에서 개구되어 있어도 되고, 당해 벽면보다 내측에 배치되어 있어도 된다. 도 4a는, 전자의 예를 나타내고 있다.
처리 유닛(2)은, 오존 가스 공급구(22)에 더하여, 오존 가스 공급구(22)에 공급되어야 하는 오존 가스를 발생시키는 오존 가스 발생기(25)와, 오존 가스 발생기(25)에서 발생한 오존 가스를 오존 가스 공급구(22) 쪽으로 인도하는 오존 가스 배관(23)과, 오존 가스 배관(23)으로부터 오존 가스 공급구(22)로 오존 가스가 흐르는 열림 상태와 오존 가스 배관(23)으로부터 오존 가스 공급구(22)로 오존 가스가 흐르지 않는 닫힘 상태 사이에서 개폐하는 오존 가스 밸브(24)를 포함한다.
도시는 하지 않지만, 오존 가스 밸브(24)는, 유체가 흐르는 내부 유로와 내부 유로의 일부를 형성하는 환 형상의 밸브 시트가 설치된 밸브 보디와, 밸브 시트에 대해서 이동 가능한 밸브체와, 밸브체가 밸브 시트에 접촉하는 닫힘 위치와 밸브체가 밸브 시트로부터 떨어진 열림 위치 사이에서 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 포함한다. 다른 밸브에 대해서도 동일하다. 액추에이터는, 공압 액추에이터 또는 전동 액추에이터여도 되고, 이들 이외의 액추에이터여도 된다. 제어 장치(3)(도 2 참조)는, 액추에이터를 제어함으로써, 오존 가스 밸브(24)를 개폐시킨다.
처리 유닛(2)은, 또한, 산화 공간(SO) 내의 기체를 배출하는 제1 배기구(28)와, 제1 배기구(28)에 유입된 기체를 산화 공간(SO)으로부터 멀어지는 방향으로 인도하는 제1 배기 배관(29)과, 산화 공간(SO) 내의 기체가 제1 배기구(28)에 유입되는 열림 상태와 산화 공간(SO) 내의 기체가 제1 배기구(28)에 유입되지 않는 닫힘 상태 사이에서 개폐하는 제1 배기 밸브(30)를 포함한다. 제1 배기구(28)는, 배출해야 하는 기체가 통과하는 공간과, 이 공간을 형성하는 단면을 포함한다. 제1 배기구(28)가 산화 공간(SO) 내의 기체를 배출할 수 있다면, 제1 배기구(28)는, 산화 공간(SO)을 형성하는 벽면에서 개구되어 있어도 되고, 당해 벽면보다 내측에 배치되어 있어도 된다.
오존 가스 밸브(24)를 열면, 오존 가스가 오존 가스 공급구(22)로부터 흘러나와, 산화 공간(SO)에 공급된다. 제1 배기 밸브(30)를 연 상태로 오존 가스의 공급을 계속하면, 산화 공간(SO)이 오존 가스로 채워진다. 산화 공간(SO)에서의 오존 가스의 충만은, 산화 공간(SO) 내의 기체를 제1 배기구(28)로 배출하면서, 오존 가스를 산화 공간(SO)에 공급함으로써 행해도 되고, 산화 공간(SO) 내의 기체를 제1 배기구(28)로 배출한 후에, 오존 가스를 산화 공간(SO)에 공급함으로써 행해도 된다.
산화 공간(SO)이 오존 가스로 채워진 후, 오존 가스 공급구(22)로부터의 오존 가스의 공급과 제1 배기구(28)로의 기체의 배출을 계속해도 되고, 정지해도 된다. 전자의 경우, 산화 공간(SO)을 오존 가스로 충만시키면서, 산화 공간(SO) 내의 기압을 산화 공간(SO) 밖의 기압 이상 또는 미만의 값으로 유지해도 된다. 이 경우, 제1 배기 밸브(30)는, 산화 공간(SO)의 기압이 설정값 이상까지 상승하면, 당해 기압이 설정값 미만으로 저하할 때까지 산화 공간(SO) 내의 기체를 제1 배기구(28)로 유입시키는 릴리프 밸브여도 된다. 제1 배기 밸브(30)는, 개폐 밸브와 릴리프 밸브 양쪽 모두를 포함하고 있어도 된다.
처리 유닛(2)은, 산화 공간(SO)에 공급되어야 하는 불활성 가스의 일례인 질소 가스를 인도하는 제1 불활성 가스 배관(26)과, 제1 불활성 가스 배관(26)으로부터 산화 공간(SO)으로 질소 가스가 흐르는 열림 상태와 제1 불활성 가스 배관(26)으로부터 산화 공간(SO)으로 질소 가스가 흐르지 않는 닫힘 상태 사이에서 개폐하는 제1 불활성 가스 밸브(27)를 포함한다. 도 4a는, 제1 불활성 가스 배관(26) 내의 질소 가스가, 오존 가스 공급구(22)를 통해 산화 공간(SO)에 공급되는 예를 나타내고 있다. 제1 불활성 가스 배관(26) 내의 질소 가스는, 오존 가스 공급구(22)와는 별도의 공급구를 통해 산화 공간(SO)에 공급되어도 된다.
오존 가스를 산화 공간(SO)에 공급한 후에는, 산화 공간(SO) 내의 오존 가스를 제1 배기구(28)를 통해서 배출한다. 구체적으로는, 오존 가스를 산화 공간(SO)에 공급한 후, 오존 가스 밸브(24)를 닫고, 제1 배기 밸브(30)를 연 상태에서, 제1 불활성 가스 밸브(27)를 연다. 이에 의해, 질소 가스가 산화 공간(SO)에 공급됨과 더불어, 오존 가스 등의 산화 공간(SO) 내의 기체가 제1 배기구(28)로 배출된다. 그 결과, 산화 공간(SO) 내의 오존 가스가 질소 가스로 치환되어, 산화 공간(SO)이 질소 가스로 채워진다.
처리 유닛(2)은, 물보다 휘발성이 높고, 물에 용해되는 유기 용제의 증기를 산화 공간(SO)에 공급하는 증기 공급구(31)를 포함한다. 증기 공급구(31)는, 유기 용제의 증기가 통과하는 공간과, 이 공간을 형성하는 단면을 포함한다. 증기 공급구(31)로부터 흘러나온 유기 용제의 증기가 산화 공간(SO)에 공급된다면, 증기 공급구(31)는, 산화 공간(SO)을 형성하는 벽면에서 개구되어 있어도 되고, 당해 벽면보다 내측에 배치되어 있어도 된다.
처리 유닛(2)은, 증기 공급구(31)에 더하여, 증기 공급구(31)에 공급되어야 하는 유기 용제의 증기를 발생시키는 증기 발생기(34)와, 증기 발생기(34)에서 발생한 유기 용제의 증기를 증기 공급구(31) 쪽으로 인도하는 증기 배관(32)과, 증기 배관(32)으로부터 증기 공급구(31)로 유기 용제의 증기가 흐르는 열림 상태와 증기 배관(32)으로부터 증기 공급구(31)로 유기 용제의 증기가 흐르지 않는 닫힘 상태 사이에서 개폐하는 증기 밸브(33)를 포함한다. 도 4a는, 유기 용제의 증기가 IPA(이소프로필알코올)의 증기인 예를 나타내고 있다. IPA는, 화학식 중에 친수기 및 소수기를 포함하는 알코올의 일례이다.
증기 밸브(33)를 열면, IPA의 증기가 증기 공급구(31)로부터 흘러나와, 산화 공간(SO)에 공급된다. 제1 배기 밸브(30)를 연 상태로 IPA의 증기의 공급을 계속하면, 산화 공간(SO)이 IPA의 증기로 채워진다. 산화 공간(SO)에서의 IPA의 증기의 충만은, 산화 공간(SO) 내의 기체를 제1 배기구(28)로 배출하면서, IPA의 증기를 산화 공간(SO)에 공급함으로써 행해도 되고, 산화 공간(SO) 내의 기체를 제1 배기구(28)로 배출한 후에, IPA의 증기를 산화 공간(SO)에 공급함으로써 행해도 된다.
산화 공간(SO)이 IPA의 증기로 채워진 후, 증기 공급구(31)로부터의 IPA의 증기의 공급과 제1 배기구(28)로의 기체의 배출을 계속해도 되고, 정지해도 된다. 전자의 경우, 산화 공간(SO)을 IPA의 증기로 충만시키면서, 산화 공간(SO) 내의 기압을 산화 공간(SO)의 밖의 기압 이상 또는 미만의 값으로 유지해도 된다. 이 경우, 제1 배기 밸브(30)는, 산화 공간(SO)의 기압이 설정값 이상까지 상승하면, 당해 기압이 설정값 미만으로 저하할 때까지 산화 공간(SO) 내의 기체를 제1 배기구(28)로 유입시키는 릴리프 밸브여도 된다. 제1 배기 밸브(30)는, 개폐 밸브와 릴리프 밸브 양쪽 모두를 포함하고 있어도 된다.
IPA의 증기가 산화 공간(SO)에 충만해 있고, 순수 등의 액체가 산화 공간(SO) 내의 기판(W)에 부착되어 있으면, IPA의 증기가 기판(W)에 접촉하여, 기판(W)에 부착되어 있는 액체가 IPA의 액체로 치환된다. 기판(W)에 부착되어 있는 IPA의 액체는, 증발하여 기판(W)으로부터 사라진다. 이에 의해, 기판(W)에 부착되어 있는 액체가 제거됨과 더불어, 건조 공간을 겸하는 산화 공간(SO) 내에서 기판(W)이 건조된다.
처리 유닛(2)은, 산화 공간(SO)에 공급되어야 하는 불활성 가스의 일례인 질소 가스를 인도하는 제2 불활성 가스 배관(35)과, 제2 불활성 가스 배관(35)으로부터 산화 공간(SO)으로 질소 가스가 흐르는 열림 상태와 제2 불활성 가스 배관(35)으로부터 산화 공간(SO)으로 질소 가스가 흐르지 않는 닫힘 상태 사이에서 개폐하는 제2 불활성 가스 밸브(36)를 포함한다. 도 4a는, 제2 불활성 가스 배관(35) 내의 질소 가스가, 증기 공급구(31)를 통해 산화 공간(SO)에 공급되는 예를 나타내고 있다. 제2 불활성 가스 배관(35) 내의 질소 가스는, 오존 가스 공급구(22) 및 증기 공급구(31)와는 별도의 공급구를 통해 산화 공간(SO)에 공급되어도 된다.
IPA의 증기를 산화 공간(SO)에 공급한 후에는, 산화 공간(SO) 내의 IPA의 증기를 제1 배기구(28)를 통해서 배출한다. 구체적으로는, IPA의 증기를 산화 공간(SO)에 공급한 후, 증기 밸브(33)를 닫고, 제1 배기 밸브(30)를 연 상태에서, 제2 불활성 가스 밸브(36)를 연다. 이에 의해, 질소 가스가 산화 공간(SO)에 공급됨과 더불어, IPA의 증기 등의 산화 공간(SO) 내의 기체가 제1 배기구(28)로 배출된다. 그 결과, 산화 공간(SO) 내의 IPA의 증기가 질소 가스로 치환되고, 산화 공간(SO)이 질소 가스로 채워진다.
다음으로, 에칭액의 공급에 대해서 설명한다.
처리 유닛(2)은, 복수 장의 기판(W)이 침지되는 에칭액을 에칭 공간(SE)에서 저류하는 제1 처리조(41)를 포함한다. 제1 처리조(41)는, 에칭액을 저류하는 에칭 처리조에 상당한다. 도 4a는, 에칭액이 순수(도 4a에서는 DIW로 표기)인 예를 나타내고 있다. 제1 처리조(41)는, 에칭액을 저류하는 내조(42)와, 내조(42)로부터 넘친 에칭액을 저류하는 외조(43)를 포함한다. 내조(42)는, 통 형상의 외주벽과, 외주벽의 바닥을 막는 저벽을 포함한다. 복수 장의 기판(W)은, 내조(42)의 상측으로부터 내조(42)의 안으로 넣어져, 내조(42) 내의 에칭액에 담궈진다. 이에 의해, 복수 장의 기판(W)이 에칭액에 접촉하여, 에칭액이 각각의 기판(W)에 공급된다.
처리 유닛(2)은, 제1 처리조(41) 내의 에칭액을 순환시키는 순환 시스템을 구비하고 있다. 순환 시스템은, 외조(43) 내의 에칭액을 내조(42) 쪽으로 인도하는 순환 배관(44)과, 순환 배관(44)으로부터 공급된 에칭액을 내조(42) 내에 배치된 토출구(47p)로부터 토출함으로써, 에칭액을 내조(42) 내에 공급하는 리턴 노즐(47)을 포함한다. 도 4a는, 2개의 리턴 노즐(47)이 설치된 예를 나타내고 있다. 이 예에서는, 순환 배관(44)은, 외조(43)로부터 하류로 연장되는 상류 배관(44u)과, 상류 배관(44u)으로부터 분기한 2개의 하류 배관(44d)을 포함한다.
순환 시스템은, 또한, 순환 배관(44) 내의 에칭액을 내조(42) 쪽으로 보내는 순환 펌프(46)와, 순환 배관(44) 내를 흐르는 에칭액으로부터 이물을 제거하는 필터(45)를 포함한다. 순환 펌프(46)는, 상시, 순환 배관(44)의 상류단으로부터 순환 배관(44)의 하류단으로 에칭액을 보낸다. 에칭액은, 내조(42)로부터 외조(43)로 계속 넘쳐, 내조(42), 외조(43), 순환 배관(44), 및 리턴 노즐(47)에 의해서 형성된 순환로를 순환한다. 제1 처리조(41) 내의 에칭액을 실온보다 높거나 또는 낮은 온도로 유지하는 경우, 순환 배관(44) 내를 흐르는 에칭액을 히터 또는 쿨러에 의해 가열 또는 냉각해도 된다.
다음으로, 산화 공간(SO) 및 에칭 공간(SE)에 대해서 설명한다.
처리 유닛(2)은, 산화 공간(SO) 및 에칭 공간(SE)을 포함하는 처리 유닛(2)의 내부 공간을 형성한 복수의 파티션(52)을 구비하고 있다. 파티션(52)은, 한 장의 판이어도 되고, 1개의 평면 상에 배치되어, 서로 연결된 복수 장의 판이어도 된다. 파티션(52)은, 사각형 또는 직사각형이어도 되고, 이들 이외의 형상이어도 된다. 파티션(52)이 복수 장의 판을 포함하는 경우, 모든 판이 동일한 형상이어도 되고, 형상이 상이한 복수 장의 판이 파티션(52)에 포함되어 있어도 된다. 파티션(52)이 복수 장의 판을 포함하는 경우, 각 판의 크기 및 재질에 대해서도 마찬가지이다.
복수의 파티션(52)은, 산화 공간(SO)의 전체 둘레를 둘러싸고 있음과 더불어, 산화 공간(SO)의 상방 및 하방에 위치하고 있다. 마찬가지로, 복수의 파티션(52)은, 에칭 공간(SE)의 전체 둘레를 둘러싸고 있음과 더불어, 에칭 공간(SE)의 상방 및 하방에 위치하고 있다. 산화 공간(SO) 및 에칭 공간(SE)은, 후술하는 제1 내측 파티션(57)에 의해서 구획되어 있다. 산화 공간(SO)은, 평면으로 볼 때 에칭 공간(SE)과 겹치도록 에칭 공간(SE)의 상방에 배치되어 있다.
도 4b에 나타내는 바와 같이, 복수의 파티션(52)은, 기판 처리 장치(1)의 외표면을 형성하는 기판 처리 장치(1)의 외벽(51)의 내측에 배치되어 있다. 복수의 파티션(52)은, 기판 처리 장치(1)의 외벽(51)에 대해서 고정된 적어도 1개의 고정 파티션(53)과, 기판 처리 장치(1)의 외벽(51)에 대해서 이동 가능한 복수의 가동 파티션을 포함한다. 복수의 가동 파티션은, 처리 유닛(2)의 내부 공간의 윤곽을 형성하는 외측 파티션(55)과, 처리 유닛(2)의 내부 공간을 분할하는 제1 내측 파티션(57)을 포함한다.
복수의 파티션(52)은, 처리 유닛(2)의 내부 공간에 출입하는 복수 장의 기판(W)이 통과하는 출입구(54)를 형성하고 있다. 도 4a 및 도 4b는, 산화 공간(SO)의 상방에 위치하는 고정 파티션(53)이 출입구(54)를 형성한 예를 나타내고 있다. 출입구(54)는, 산화 공간(SO)의 주위에 위치하는 고정 파티션(53)에 의해서 형성되어 있어도 된다. 출입구(54)는, 산화 공간(SO)을 형성하는 고정 파티션(53) 이외의 고정 파티션(53)에 의해서 형성되어 있어도 된다.
출입구(54)는, 셔터에 상당하는 외측 파티션(55)에 의해서 개폐된다. 개폐 액추에이터(56)는, 복수 장의 기판(W)이 출입구(54)를 통과 가능한 열림 위치와, 출입구(54)가 외측 파티션(55)에 의해서 닫히는 닫힘 위치 사이에서 외측 파티션(55)을 이동시킨다. 외측 파티션(55)은, 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 평행 이동하는 슬라이드식, 또는, 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 회전하는 회전식이어도 되고, 이들 이외의 형식이어도 된다. 개폐 액추에이터(56)가 외측 파티션(55)을 닫힘 위치로 이동시키면, 출입구(54)는, 외측 파티션(55)에 의해서 밀폐된다.
처리 유닛(2)의 내부 공간은, 제1 내측 파티션(57)에 의해서 산화 공간(SO)과 에칭 공간(SE)으로 분할되어 있다. 제1 내측 파티션(57)은, 산화 공간(SO)과 에칭 공간(SE) 사이에 배치되어 있으며, 양자를 구획하고 있다. 산화 공간(SO)의 윤곽은, 외측 파티션(55), 제1 내측 파티션(57), 및, 고정 파티션(53)에 의해서 형성되어 있다. 에칭 공간(SE)의 윤곽은, 제1 내측 파티션(57), 및, 고정 파티션(53)에 의해서 형성되어 있다.
통행 전환 액추에이터(58)는, 복수 장의 기판(W)이 산화 공간(SO)과 에칭 공간(SE) 사이에서 이동할 수 있는 열림 위치와, 산화 공간(SO)과 에칭 공간(SE) 사이에서의 기판(W)의 이동이 제1 내측 파티션(57)에 의해서 차단되는 닫힘 위치 사이에서 제1 내측 파티션(57)을 이동시킨다. 제1 내측 파티션(57)은, 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 평행 이동하는 슬라이드식, 또는, 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 회전하는 회전식이어도 되고, 이들 이외의 형식이어도 된다. 통행 전환 액추에이터(58)가 제1 내측 파티션(57)을 닫힘 위치로 이동시키면, 액체 및 기체 등의 유체가 산화 공간(SO)과 에칭 공간(SE) 사이에서 이동할 수 없도록, 산화 공간(SO) 및 에칭 공간(SE)이 제1 내측 파티션(57)에 의해서 분단된다.
도 4b 중의 2개의 흰 화살표는, 외측 파티션(55)이 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 기판 처리 장치(1)의 폭 방향(도 4b의 좌우 방향)으로 이동하고, 제1 내측 파티션(57)이 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 기판 처리 장치(1)의 폭 방향으로 이동하는 것을 나타내고 있다. 외측 파티션(55)은, 기판 처리 장치(1)의 폭 방향과는 상이한 방향으로 이동 가능해도 된다. 제1 내측 파티션(57)에 대해서도 마찬가지이다.
복수의 파티션(52)은, 가열 램프(21) 및 제1 처리조(41)를 수용하고 있다. 가열 램프(21)는, 산화 공간(SO)에 배치되어 있다. 제1 처리조(41)는, 에칭 공간(SE)에 배치되어 있다. 도 4a 및 도 4b에 나타내는 예에서는, 제1 내측 파티션(57)은, 제1 처리조(41)보다 상방에 배치되어 있고, 외측 파티션(55)은, 제1 내측 파티션(57)보다 상방에 배치되어 있다. 외측 파티션(55) 및 제1 내측 파티션(57)이 각각의 닫힘 위치에 배치되면, 외측 파티션(55)은, 평면으로 볼 때 제1 내측 파티션(57)과 겹친다. 내조(42) 내의 에칭액의 표면으로부터 제1 내측 파티션(57)의 하면까지의 연직 방향의 거리는, 기판(W)의 직경보다 작다. 당해 거리는, 기판(W)의 직경 이상이어도 된다.
산화 공간(SO) 및 에칭 공간(SE)은, 기판 처리 장치(1)의 내부에 형성된 공간이다. 외측 파티션(55) 및 제1 내측 파티션(57)이 각각의 닫힘 위치에 배치되면, 산화 공간(SO)은 밀폐된다. 즉, 오존 가스 공급구(22), 증기 공급구(31), 및 제1 배기구(28) 등의 특정 장소를 경유하는 경우를 제외하고, 유체는 산화 공간(SO)에 출입할 수 없다. 제1 내측 파티션(57)이 닫힘 위치에 배치되어 있을 때, 에칭 공간(SE)은, 산화 공간(SO)과 동일한 밀폐 공간이어도 되고, 유체를 자유롭게 출입시킬 수 있는 개방 공간이어도 된다.
부반송 로봇(12)은, 처리 유닛(2)의 내부 공간에 대해서 복수 장의 기판(W)의 반입 및 반출을 행한다. 부반송 로봇(12)은, 또한, 복수 장의 기판(W)을 처리 유닛(2)의 내부 공간에서 이동시켜, 처리 유닛(2)의 내부 공간 내의 임의의 위치에서 정지시킨다. 도 4a 및 도 4b에 나타내는 예에서는, 부반송 로봇(12)은, 복수 장의 기판(W)을 산화 공간(SO)과 에칭 공간(SE) 사이에서 이동시킴과 더불어, 산화 공간(SO) 및 에칭 공간(SE) 각각에서 복수 장의 기판(W)을 정지시킨다.
전술한 바와 같이, 부반송 로봇(12)은, 복수의 서포트 바(14), 베이스 플레이트(15), 및 어퍼 플레이트(16)를 포함한다. 복수의 서포트 바(14)는, 복수 장의 기판(W)을 지지한 상태로, 산화 공간(SO) 및 에칭 공간(SE)을 포함하는 처리 유닛(2)의 내부 공간에 배치된다. 이 때, 베이스 플레이트(15)도 처리 유닛(2)의 내부 공간에 배치된다. 어퍼 플레이트(16)는, 적어도 1개의 파티션(52)을 관통하는 가이드 홈(59)에 삽입된다. 따라서, 어퍼 플레이트(16)의 일부는, 처리 유닛(2)의 내부 공간에 배치되고, 어퍼 플레이트(16)의 나머지 부분은, 처리 유닛(2)의 내부 공간의 밖에 배치된다.
가이드 홈(59)은, 적어도 1개의 파티션(52)의 내표면 및 외표면에서 개구되어 있다. 가이드 홈(59)은, 복수의 파티션(52)의 외측의 공간과 처리 유닛(2)의 내부 공간을 접속하고 있다. 어퍼 플레이트(16)는, 가이드 홈(59)에 삽입된 상태로, 복수의 서포트 바(14) 및 베이스 플레이트(15)와 함께 이동한다. 어퍼 플레이트(16)의 일부가 가이드 홈(59) 내에서 정지해 있을 때, 및 가이드 홈(59) 내에서 이동하고 있을 때, 어퍼 플레이트(16)의 표면과 가이드 홈(59)의 내면 사이의 간극은, 시일에 의해서 밀폐된다. 이에 의해, 어퍼 플레이트(16)와 가이드 홈(59) 사이가 밀폐된 상태가 유지된다.
다음으로, 기판(W)의 처리의 일례에 대해서 설명한다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판(W)의 처리의 일례에 대해서 설명하기 위한 공정도이다. 도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d, 도 6e, 도 6f, 및 도 6g는, 도 5에 나타내는 기판(W)의 처리의 일례가 행해지고 있을 때의 처리 유닛(2)의 상태를 나타내는 개략 단면도이다. 이하에서는, 도 4a, 도 4b, 및 도 5를 참조한다. 도 6a~도 6g에 대해서는 적절히 참조한다.
처리 유닛(2)에서 기판(W)을 처리할 때에는, 1개의 배치를 구성하는 복수 장의 기판(W)을 주반송 로봇(11)(도 2 참조)이 부반송 로봇(12)에 건넨다. 그 후, 개폐 액추에이터(56)가, 처리 유닛(2)의 셔터에 상당하는 외측 파티션(55)을 닫힘 위치로부터 열림 위치로 이동시켜, 처리 유닛(2)의 출입구(54)를 연다. 그 후, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 부반송 로봇(12)이, 1 배치의 기판(W)을 복수의 서포트 바(14)로 지지하면서, 출입구(54)를 통해서 복수의 서포트 바(14)를 처리 유닛(2) 안으로 이동시킨다. 이에 의해, 복수 장의 기판(W)이 처리 유닛(2)에 반입된다(도 5의 단계 S1).
복수 장의 기판(W)이 반입된 후에는, 제1 내측 파티션(57)이 닫힘 위치에 배치된 상태에서, 개폐 액추에이터(56)가, 외측 파티션(55)을 열림 위치로부터 닫힘 위치로 이동시킨다. 이에 의해, 산화 공간(SO)이 밀폐된다. 그 후, 오존 가스를 산화 공간(SO)에 충만시킨다. 오존 가스가 산화 공간(SO)에 충만하기 전 또는 충만한 후에, 가열 램프(21)에 발광을 개시시킨다. 그 후, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 온도와 기판(W)에 접하는 분위기 중의 오존 가스의 농도 등의 조건을 일정하게 유지하면서, 전술한 최대 성장 시간 이상 연속하여 산화 공정을 행한다(도 5의 단계 S2).
산화 공정을 행하면, 기판(W)에 접하는 분위기 중의 산소 원자가 몰리브덴막(100)(도 1b 참조) 중의 몰리브덴과 결합하여, 몰리브덴이 삼산화몰리브덴으로 변화한다. 이에 의해, 삼산화몰리브덴을 포함하는 몰리브덴 산화막(105)(도 1b 참조)이, 몰리브덴막(100)의 표면(103) 상에 형성된다. 또한, 산화 조건을 일정하게 유지하면서, 최대 성장 시간 이상 연속하여 산화 공정을 행하면, 전술한 셀프 리미테이션에 의해, 몰리브덴 산화막(105)의 두께가 최대 두께까지 증가하고, 최대 두께에 머무른다.
최대 성장 시간 이상 연속하여 산화 공정을 행한 후에는, 가열 램프(21)로 하여금 발광을 정지시킨다. 가열 램프(21)가 발광을 정지시키기 전 또는 후에, 오존 가스 등의 산화 공간(SO) 내의 기체를 제1 배기구(28)를 통해서 배출하고, 불활성 가스 등의 오존 가스 이외의 기체를 산화 공간(SO)에 충만시킨다. 가열 램프(21)가 발광을 정지시키고, 산화 공간(SO) 내의 오존 가스가 배출된 후, 통행 전환 액추에이터(58)가 제1 내측 파티션(57)을 닫힘 위치로부터 열림 위치로 이동시킨다. 이에 의해, 복수 장의 기판(W)이 산화 공간(SO)과 에칭 공간(SE) 사이에서 이동할 수 없는 이동 금지 상태로부터, 복수 장의 기판(W)이 산화 공간(SO)과 에칭 공간(SE) 사이에서 이동할 수 있는 이동 허가 상태로, 처리 유닛(2)이 전환된다.
제1 내측 파티션(57)이 열림 위치로 이동한 후에는, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 부반송 로봇(12)이, 복수의 서포트 바(14)를 이동시킴으로써, 복수의 서포트 바(14)에 지지되어 있는 복수 장의 기판(W)의 전체가 제1 처리조(41) 내의 에칭액에 잠길 때까지, 복수 장의 기판(W)을 에칭 공간(SE) 쪽으로 이동시킨다(도 5의 단계 S3). 이에 의해, 복수의 서포트 바(14)에 지지되어 있는 복수 장의 기판(W)이 에칭 공간(SE)으로 이동하고, 각 기판(W)의 외표면의 전역에 에칭액이 공급된다. 복수 장의 기판(W)이 에칭 공간(SE)으로 이동한 후, 통행 전환 액추에이터(58)는, 제1 내측 파티션(57)을 닫힘 위치로 이동시켜도 되고, 열림 위치에서 정지시켜도 된다. 도 6d는, 전자의 예를 나타내고 있다.
도 6d에 나타내는 바와 같이, 부반송 로봇(12)은, 전술한 에칭 종료 시간 이상, 복수의 서포트 바(14)에 지지되어 있는 복수 장의 기판(W)의 전체가 제1 처리조(41) 내의 에칭액에 잠긴 상태를 유지한다. 이에 의해, 모든 또는 거의 모든 몰리브덴 산화막(105)이 기판(W)으로부터 제거되고, 삼산화몰리브덴으로 변화하지 않았던 몰리브덴막(100)의 나머지 부분이 기판(W)에 남는다(도 5의 단계 S4). 즉, 몰리브덴막(100)의 일부가 삼산화몰리브덴으로 변화함으로써 산화 공정을 행하기 전보다 몰리브덴막(100)의 두께가 감소하고, 몰리브덴막(100)의 산화에 의해서 형성된 몰리브덴 산화막(105)이 에칭액의 공급에 의해서 몰리브덴막(100)으로부터 제거된다.
에칭액을 에칭 종료 시간 이상 복수 장의 기판(W)에 공급한 후에는, 도 6e에 나타내는 바와 같이, 부반송 로봇(12)이, 복수의 서포트 바(14)를 이동시킴으로써, 복수의 서포트 바(14)에 지지되어 있는 복수 장의 기판(W)을 에칭 공간(SE)으로부터 산화 공간(SO)으로 이동시킨다(도 5의 단계 S5). 제1 내측 파티션(57)이 닫힘 위치에 배치되어 있는 경우는, 복수 장의 기판(W)을 에칭 공간(SE)으로부터 이동시키기 전에, 제1 내측 파티션(57)을 열림 위치로 이동시키고, 복수 장의 기판(W)이 산화 공간(SO)으로 이동한 후에, 제1 내측 파티션(57)을 닫힘 위치로 이동시킨다.
복수 장의 기판(W)이 산화 공간(SO)으로 이동한 후에는, 전술과 동일하게, 산화 공간(SO) 내의 복수 장의 기판(W)에 오존 가스를 공급하면서, 산화 공간(SO) 내의 복수 장의 기판(W)을 가열하는 산화 공정을 행한다(도 5의 단계 S6). 2회째의 산화 공정을 행한 후에는, 전술과 동일하게, 에칭 공간(SE) 내의 에칭액에 복수 장의 기판(W)을 침지시키는 에칭 공정을 행한다(도 5의 단계 S6). 필요에 따라, 3회째의 산화 공정 및 에칭 공정을 행해도 되고, 4회째 이후의 산화 공정 및 에칭 공정을 행해도 된다. 도 5 중의 「N」은, 양의 정수이다.
에칭 공정을 행한 후, 산화 공정을 행하기 전에, 기판(W)을 간이적으로 또는 완전히 건조시키는 건조 공정을 행해도 된다. 즉, 증기 공급구(31)로부터 공급된 IPA의 증기를 산화 공간(SO)에 충만시켜도 되고, 불활성 가스 등의 기체를 복수 장의 기판(W)에 뿜어도 된다. 부반송 로봇(12)이 복수 장의 기판(W)을 제1 처리조(41)의 밖으로 이동시키면, 대부분의 에칭액은, 기판(W)으로부터 흘러 떨어진다. 따라서, 기판(W)에 잔류하는 미량의 에칭액이 실질적으로 산화 공정에 영향을 끼치지 않는다면, 기판(W)을 건조시키지 않고 산화 공정을 행해도 된다.
최후의 에칭 공정을 행한 후에는, 부반송 로봇(12)이 복수의 서포트 바(14)를 이동시킴으로써 복수 장의 기판(W)을 에칭 공간(SE)으로부터 산화 공간(SO)으로 이동시키고, 통행 전환 액추에이터(58)가 제1 내측 파티션(57)을 닫힘 위치로 이동시킨다. 그 후, 도 6f에 나타내는 바와 같이, IPA의 증기를 산화 공간(SO)에 충만시키는 건조 공정을 행한다(도 5의 단계 S7). 이에 의해, 기판(W)에 부착되어 있는 액체가 제거되고, 복수의 서포트 바(14)에 지지되어 있는 복수 장의 기판(W)이 건조 공간을 겸하는 산화 공간(SO) 내에서 건조된다. 그 후, IPA의 증기를 제1 배기구(28)를 통해서 산화 공간(SO)으로부터 배출하고, 불활성 가스 등의 기체를 산화 공간(SO)에 충만시킨다.
산화 공간(SO) 내의 복수 장의 기판(W)이 건조된 후에는, 개폐 액추에이터(56)가 외측 파티션(55)을 닫힘 위치로부터 열림 위치로 이동시키고, 도 6g에 나타내는 바와 같이, 부반송 로봇(12)이 복수의 서포트 바(14)를 이동시킴으로써 출입구(54)를 통해서 복수 장의 기판(W)을 처리 유닛(2)의 밖으로 이동시킨다(도 5의 단계 S8). 그 후, 부반송 로봇(12)은, 복수 장의 기판(W)을 주반송 로봇(11)(도 2 참조)에 건넨다. 주반송 로봇(11)에 건네진 복수 장의 기판(W)은, 로드 포트(LP) 상의 캐리어(CA)(도 2 참조)에 수용된다. 이와 같이 하여, 미처리된 복수 장의 기판(W)이 처리 유닛(2)에 반입되고, 처리 완료된 복수 장의 기판(W)이 처리 유닛(2)으로부터 반출된다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 복수 장의 기판(W)이 기판 처리 장치(1) 내의 산화 공간(SO)에 배치된 상태로, 산소 가스 또는 오존 가스를 복수 장의 기판(W)에 공급하면서 복수 장의 기판(W)을 가열한다. 이에 의해, 산소 가스 또는 오존 가스에 포함되는 산소 원자가 몰리브덴과 결합하여, 몰리브덴막(100)의 표층(102)이 삼산화몰리브덴으로 변화한다. 그 후, 복수 장의 기판(W)을 기판 처리 장치(1) 내의 산화 공간(SO)으로부터 기판 처리 장치(1) 내의 에칭 공간(SE)으로 반송하고, 에칭 공간(SE) 내의 복수 장의 기판(W)에 에칭액을 공급한다. 삼산화몰리브덴은, 에칭액에 용해된다. 따라서, 삼산화몰리브덴으로 변화한 몰리브덴막(100)의 표층(102)이 에칭되고, 삼산화몰리브덴으로 변화되어 있지 않은 몰리브덴막(100)의 표층(102) 이외의 부분이 기판(W)에 남는다.
이와 같이, 산소 가스 또는 오존 가스를 기판(W)에 공급하면서 기판(W)을 가열함으로써, 기판(W)에 형성된 몰리브덴막(100)을 산화시킬 수 있다. 또한, 하나의 기판 처리 장치(1) 내에서 몰리브덴막(100)을 산화시키고 에칭하므로, 몰리브덴막(100)의 산화와 몰리브덴 산화막(105)의 에칭을 각기 다른 기판 처리 장치 내에서 행하는 경우에 비해, 기판(W)의 반송에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 게다가, 복수 장의 기판(W)을 일괄적으로 산화시키고, 일괄적으로 에칭하므로, 복수 장의 기판(W)을 한 장씩 산화시키고, 한 장씩 에칭하는 경우에 비해, 산화 및 에칭에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 산소 가스가 아니라, 오존 가스를 기판(W)에 공급하면서 기판(W)을 가열한다. 따라서, 산소 가스를 기판(W)에 공급하면서 기판(W)을 가열하는 경우에 비해, 효율적으로 몰리브덴막(100)의 표층(102)을 삼산화몰리브덴으로 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 몰리브덴막(100)의 표층(102)을 삼산화몰리브덴으로 변화시키는 시간을 단축할 수 있어, 기판 처리 장치(1)의 스루풋(단위 시간당 기판(W)의 처리 장 수)을 증가시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는, 기판(W)을 에칭하기 위해서, 물을 주성분으로 하는 물 함유액을 기판(W)에 공급한다. 삼산화몰리브덴이 물에 용해되는 한편, 몰리브덴은, 물에 용해되지 않거나 또는 거의 용해되지 않는다. 따라서, 약액을 사용하지 않고, 삼산화몰리브덴으로 변화한 몰리브덴막(100)의 표층(102)을 기판(W)으로부터 제거할 수 있다. 이에 의해, 에칭액이 약액인 경우에 비해, 배액의 처리를 간소화할 수 있고, 환경에 대한 부하를 경감할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 에칭 공간(SE) 내의 복수 장의 기판(W)에 에칭액을 공급한 후, 복수 장의 기판(W)을 산화 공간(SO)으로 반송하여, 복수 장의 기판(W)에 형성된 복수의 몰리브덴막(100)을 산화시킨다. 즉, 몰리브덴막(100)의 산화와 몰리브덴 산화막(105)의 에칭을 번갈아 복수 회 반복한다. 이에 의해, 몰리브덴막(100)의 두께를 단계적으로 감소시킬 수 있어, 몰리브덴막(100)의 두께를 단계적으로 조정할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 기판 홀더의 일례인 서포트 프레임(13)으로 복수 장의 기판(W)을 유지한 상태로, 복수의 몰리브덴막(100)을 산화시키고, 복수 장의 기판(W)을 산화 공간(SO)으로부터 에칭 공간(SE)으로 반송하여, 복수의 몰리브덴 산화막(105)을 에칭한다. 즉, 몰리브덴막(100)의 산화, 산화 공간(SO)으로부터 에칭 공간(SE)으로의 기판(W)의 반송, 및, 몰리브덴 산화막(105)의 에칭을 행하기 위해서, 기판 홀더에 유지되어 있는 복수 장의 기판(W)을, 다른 기판 홀더로 이동시킬 필요가 없어, 복수의 기판 홀더를 설치할 필요도 없다. 이에 의해, 기판 처리 장치(1)의 스루풋을 증가시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는, 제1 내측 파티션(57)이, 산화 공간(SO)과 에칭 공간(SE) 사이에 배치되어 있으며, 산화 공간(SO)의 윤곽의 일부와 에칭 공간(SE)의 윤곽의 일부를 형성하고 있다. 산화 공간(SO)의 적어도 일부는, 제1 내측 파티션(57)만으로 에칭 공간(SE)으로부터 분리되어 있다. 제1 내측 파티션(57)을 이동시키면, 복수 장의 기판(W)이 산화 공간(SO)과 에칭 공간(SE) 사이에서 이동할 수 있게 된다. 산화 공간(SO)이 제1 내측 파티션(57)만을 개재하여 에칭 공간(SE)의 근처에 배치되어 있으므로, 에칭 공간(SE)에 기판(W)을 반송하는 시간을 단축할 수 있어, 기판 처리 장치(1)의 스루풋을 증가시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는, 에칭액을 복수 장의 기판(W)에 공급한 후에, 복수 장의 기판(W)을 에칭 공간(SE)으로부터 산화 공간(SO)으로 이동시킨다. 그 후, 산화 공간(SO) 내의 복수 장의 기판(W)을 건조시킨다. 즉, 산화 공간(SO)이, 기판(W)을 건조시키는 건조 공간을 겸하고 있어, 산화 공간(SO) 내의 기판(W)에 대해서 몰리브덴막(100)의 산화와 건조가 행해진다. 따라서, 산화 공간(SO)과는 별도의 건조 공간을 형성하는 경우에 비해 기판 처리 장치(1)를 소형화할 수 있다.
다음으로, 제2 실시 형태에 대해서 설명한다.
이하의 도 7~도 8c에 있어서, 전술한 도 1a~도 6g에 나타난 구성과 동등한 구성에 대해서는, 도 1a 등과 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
제2 실시 형태의 제1 실시 형태에 대한 주요한 상이점은, 제1 실시 형태에서는 산화 공간(SO)이 건조 공간을 겸하는 데에 반해, 제2 실시 형태에서는, 건조 공간(SD)이 산화 공간(SO)과는 별도의 공간인 것이다.
도 7은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 처리 유닛(2)의 연직 단면을 나타내는 개략 단면도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 복수의 가동 파티션은, 외측 파티션(55) 및 제1 내측 파티션(57)에 더하여, 산화 공간(SO)과 건조 공간(SD) 사이에 위치하는 제2 내측 파티션(61)을 포함한다. 건조 공간(SD)의 윤곽은, 제2 내측 파티션(61)과 적어도 1개의 고정 파티션(53)에 의해서 형성되어 있다.
도 7은, 건조 공간(SD)이 산화 공간(SO)의 측방에 배치된 예를 나타내고 있다. 건조 공간(SD)이 평면으로 볼 때 산화 공간(SO)에 겹치도록 건조 공간(SD)을 산화 공간(SO)의 상방에 배치해도 된다. 이 경우, 건조 공간(SD)을 형성하는 고정 파티션(53)에 출입구(54)를 형성하면 된다. 산화 공간(SO)과 에칭 공간(SE) 사이에 건조 공간(SD)을 배치해도 된다. 이 경우, 제1 내측 파티션(57)으로 건조 공간(SD)과 에칭 공간(SE)을 구획하면 된다.
도 7은, 산화 공간(SO)을 구획하는 파티션(52)에 형성된 출입구(54)를 외측 파티션(55)으로 개폐하는 예를 나타내고 있다. 건조 공간(SD)을 구획하는 파티션(52)에 출입구(54)를 형성하고, 이 출입구(54)를 외측 파티션(55)으로 개폐해도 된다. 이 경우, 건조 공간(SD)을 구획하는 파티션(52)에만 출입구(54)를 형성해도 되고, 건조 공간(SD)을 구획하는 파티션(52)과 산화 공간(SO)을 구획하는 파티션(52)에 출입구(54)를 1개씩 형성해도 된다. 즉, 2개의 출입구(54)를 1개의 처리 유닛(2)에 형성해도 된다. 이 경우, 한쪽의 출입구(54)가 입구 전용이고, 다른 쪽의 출입구(54)가 출구 전용이어도 된다.
통행 전환 액추에이터(62)는, 복수 장의 기판(W)이 산화 공간(SO)과 건조 공간(SD) 사이에서 이동할 수 있는 열림 위치와, 산화 공간(SO)과 건조 공간(SD) 사이에서의 기판(W)의 이동이 제2 내측 파티션(61)에 의해서 차단되는 닫힘 위치 사이에서 제2 내측 파티션(61)을 이동시킨다. 제2 내측 파티션(61)은, 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 평행 이동하는 슬라이드식, 또는, 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 회전하는 회전식이어도 되고, 이들 이외의 형식이어도 된다.
통행 전환 액추에이터(62)가 제2 내측 파티션(61)을 닫힘 위치로 이동시키면, 액체 및 기체 등의 유체가 산화 공간(SO)과 건조 공간(SD) 사이에서 이동할 수 없도록, 산화 공간(SO) 및 건조 공간(SD)이 제2 내측 파티션(61)에 의해서 분단된다. 증기 공급구(31)로부터 흘러나온 IPA의 증기는, 산화 공간(SO)이 아니라, 건조 공간(SD)에 공급된다. 제2 내측 파티션(61)이 닫힘 위치에 배치되면, 건조 공간(SD)이 밀폐되어, 증기 공급구(31) 등의 특정 장소를 경유하는 경우를 제외하고, 유체는 건조 공간(SD)에 출입할 수 없다.
처리 유닛(2)은, 산화 공간(SO) 내의 기체를 배출하는 제1 배기구(28)에 더하여, 건조 공간(SD) 내의 기체를 배출하는 제2 배기구(63)를 포함한다. 처리 유닛(2)은, 또한, 제2 배기구(63)로 유입된 기체를 건조 공간(SD)으로부터 멀어지는 방향으로 인도하는 제2 배기 배관(64)과, 건조 공간(SD) 내의 기체가 제2 배기구(63)로 유입되는 열림 상태와 건조 공간(SD) 내의 기체가 제2 배기구(63)에 유입되지 않는 닫힘 상태 사이에서 개폐하는 제2 배기 밸브(65)를 포함한다. IPA의 증기를 증기 공급구(31)로부터 건조 공간(SD)으로 공급함과 더불어, 건조 공간(SD) 내의 기체를 제2 배기구(63)로 배출함으로써, IPA의 증기를 건조 공간(SD)에 충만시킬 수 있다.
도 8a, 도 8b, 및 도 8c는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판(W)의 처리의 일례가 행해지고 있을 때의 처리 유닛(2)의 상태를 나타내는 개략 단면도이다. 이하에서는, 도 7을 참조한다. 도 8a~도 8c에 대해서는 적절히 참조한다.
제2 실시 형태에 따른 처리 유닛(2)에서 복수 장의 기판(W)을 처리할 때에는, 제1 실시 형태에 따른 처리 유닛(2)과 마찬가지로, 산화 공간(SO)과 에칭 공간(SE) 사이에서 복수 장의 기판(W)을 이동시킴으로써, 산화 공정 및 에칭 공정을 포함하는 1개의 사이클을 복수 회 행한다.
최후의 에칭 공정을 행한 후에는, 통행 전환 액추에이터(62)가, 제2 내측 파티션(61)을 닫힘 위치로부터 열림 위치로 이동시킴으로써, 복수 장의 기판(W)이 산화 공간(SO)과 건조 공간(SD) 사이에서 이동할 수 없는 이동 금지 상태로부터, 복수 장의 기판(W)이 산화 공간(SO)과 건조 공간(SD) 사이에서 이동할 수 있는 이동 허가 상태로, 처리 유닛(2)을 전환한다. 이 상태로, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 부반송 로봇(12)이 복수의 서포트 바(14)를 이동시킴으로써 복수 장의 기판(W)을 에칭 공간(SE)으로부터 산화 공간(SO)을 경유하여 건조 공간(SD)으로 이동시킨다.
복수 장의 기판(W)이 산화 공간(SO)으로부터 건조 공간(SD)으로 이동한 후에는, 통행 전환 액추에이터(62)가, 제2 내측 파티션(61)을 열림 위치로부터 닫힘 위치로 이동시킨다. 그 후, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 증기 공급구(31)로부터 공급된 IPA의 증기를 건조 공간(SD)에 충만시키는 건조 공정을 행한다. 이에 의해, 기판(W)에 부착되어 있는 액체가 제거됨과 더불어, 복수의 서포트 바(14)에 지지되어 있는 복수 장의 기판(W)이 건조 공간(SD) 내에서 건조된다. 그 후, IPA의 증기를 제2 배기구(63)를 통해서 건조 공간(SD)으로부터 배출하고, 불활성 가스 등의 기체를 건조 공간(SD)에 충만시킨다.
건조 공간(SD) 내의 복수 장의 기판(W)이 건조된 후에는, 통행 전환 액추에이터(62)가, 제2 내측 파티션(61)을 닫힘 위치로부터 열림 위치로 이동시키고, 도 8c에 나타내는 바와 같이, 부반송 로봇(12)이 복수 장의 기판(W)을 건조 공간(SD)으로부터 산화 공간(SO)으로 이동시킨다. 그 후, 개폐 액추에이터(56)가 외측 파티션(55)을 닫힘 위치로부터 열림 위치로 이동시키고, 도 8c에 나타내는 바와 같이, 부반송 로봇(12)이 출입구(54)를 통해서 복수 장의 기판(W)을 처리 유닛(2)의 밖으로 이동시킨다.
제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 따른 효과에 더하여, 다음의 효과를 발휘할 수 있다. 구체적으로는, 제2 실시 형태에서는, 제2 내측 파티션(61)이, 산화 공간(SO) 또는 에칭 공간(SE)과 건조 공간(SD) 사이에 배치되어 있다. 건조 공간(SD)의 적어도 일부는, 제2 내측 파티션(61)만으로 산화 공간(SO) 또는 에칭 공간(SE)으로부터 분리되어 있다. 제2 내측 파티션(61)을 이동시키면, 복수 장의 기판(W)이 건조 공간(SD)으로 들어갈 수 있고, 건조 공간(SD)으로부터 나올 수 있게 된다. 건조 공간(SD)이 제2 내측 파티션(61)만을 개재하여 산화 공간(SO) 또는 에칭 공간(SE)의 근처에 배치되어 있으므로, 건조 공간(SD)에 기판(W)을 반송하는 시간을 단축할 수 있어, 기판 처리 장치(1)의 스루풋을 증가시킬 수 있다. 게다가, 산화 공간(SO) 또는 에칭 공간(SE)이 건조 공간(SD)을 겸하는 경우에 비해, 기판 처리 장치(1)의 구조를 간소화할 수 있다.
다음으로, 제3 실시 형태에 대해서 설명한다.
이하의 도 9~도 10d에 있어서, 전술한 도 1a~도 8c에 나타난 구성과 동등한 구성에 대해서는, 도 1a 등과 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
제3 실시 형태의 제2 실시 형태에 대한 주요한 상이점은, 복수 장의 기판(W)이 침지되는 린스액을 저류하는 제2 처리조(66)(도 9 참조)가 건조 공간(SD)에 배치되어 있고, 복수 장의 기판(W)에 린스액을 공급하는 린스 공간을 건조 공간(SD)이 겸하고 있는 것이다.
도 9는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 처리 유닛(2)의 연직 단면을 나타내는 개략 단면도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 제2 처리조(66)는, 린스액을 저류하는 내조(42)와, 내조(42)로부터 넘친 린스액을 저류하는 외조(43)를 포함한다. 제2 처리조(66)는, 린스액을 저류하는 린스 처리조에 상당한다. 내조(42) 내의 린스액의 표면으로부터 건조 공간(SD)의 상단까지의 연직 방향의 거리는, 기판(W)의 직경보다 크다. 외조(43) 내의 린스액은, 순환 펌프(46)에 의해서 순환 배관(44)으로 보내지고, 필터(45)를 통해 리턴 노즐(47)에 공급된다. 리턴 노즐(47)은, 내조(42) 내에 배치된 토출구(47p)로부터 린스액을 토출함으로써, 순환 배관(44)으로부터 공급된 린스액을 내조(42) 내에 공급한다.
도 9는, 제1 처리조(41) 내의 에칭액과 제2 처리조(66) 내의 린스액이 모두 순수(도 9에서는 DIW라고 표기)인 예를 나타내고 있다. 린스액은, 순수에 한정되지 않으며, IPA(이소프로필알코올), 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도(예를 들면, 10~100ppm 정도)의 염산수, 및 희석 농도(예를 들면, 10~100ppm 정도)의 수산화암모늄 중 어느 하나여도 된다. 린스액은, 에칭액과는 종류가 상이한 액체여도 된다.
건조 공간(SD)은, 산화 공간(SO)보다 상하로 길다. 건조 공간(SD)은, 에칭 공간(SE)보다 상하로 길다. 건조 공간(SD)은, 린스 공간을 겸하는 린스 건조 공간이다. 복수의 가동 파티션은, 린스 건조 공간을 린스 공간과 건조 공간(SD)으로 구획하는 제3 내측 파티션(67)을 구비하고 있어도 된다. 린스 공간은, 제3 내측 파티션(67)의 하측의 공간이며, 건조 공간(SD)은, 제3 내측 파티션(67)의 상측의 공간이다. 제2 처리조(66) 내의 린스액은, 린스 공간 내의 복수 장의 기판(W)에 공급된다. 증기 공급구(31)로부터 흘러나온 IPA의 증기는, 건조 공간(SD) 내의 복수 장의 기판(W)에 공급된다.
도 10a, 도 10b, 도 10c, 및 도 10d는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판(W)의 처리의 일례가 행해지고 있을 때의 처리 유닛(2)의 상태를 나타내는 개략 단면도이다. 이하에서는, 도 9를 참조한다. 도 10a~도 10d에 대해서는 적절히 참조한다.
제3 실시 형태에 따른 처리 유닛(2)에서 복수 장의 기판(W)을 처리할 때에는, 제1 실시 형태에 따른 처리 유닛(2)과 마찬가지로, 산화 공간(SO)과 에칭 공간(SE) 사이에서 복수 장의 기판(W)을 이동시킴으로써, 산화 공정 및 에칭 공정을 포함하는 1개의 사이클을 복수 회 행한다.
최후의 에칭 공정을 행한 후에는, 통행 전환 액추에이터(62)가, 제2 내측 파티션(61)을 닫힘 위치로부터 열림 위치로 이동시킴으로써, 복수 장의 기판(W)이 산화 공간(SO)과 건조 공간(SD) 사이에서 이동할 수 없는 이동 금지 상태로부터, 복수 장의 기판(W)이 산화 공간(SO)과 건조 공간(SD) 사이에서 이동할 수 있는 이동 허가 상태로, 처리 유닛(2)을 전환한다. 이 상태로, 도 10a에 나타내는 바와 같이, 부반송 로봇(12)이 복수의 서포트 바(14)를 이동시킴으로써 복수 장의 기판(W)을 산화 공간(SO)으로부터 건조 공간(SD)으로 이동시킨다. 그 후, 통행 전환 액추에이터(62)가, 제2 내측 파티션(61)을 열림 위치로부터 닫힘 위치로 이동시킨다.
복수 장의 기판(W)이 린스 공간을 겸하는 건조 공간(SD)으로 이동한 후, 도 10a에 나타내는 바와 같이, 부반송 로봇(12)은, 복수의 서포트 바(14)를 이동시킴으로써, 복수의 서포트 바(14)에 지지되어 있는 복수 장의 기판(W)의 전체가 제2 처리조(66) 내의 린스액에 잠길 때까지, 복수 장의 기판(W)을 건조 공간(SD) 내에서 이동시킨다. 이에 의해, 기판(W)을 건조시키기 직전에, 기판(W)에 부착되어 있는 에칭액이나 파티클 등을 린스액에 의해서 씻어내는 최종 린스 공정이 행해진다.
복수 장의 기판(W)에 린스액이 공급된 후에는, 도 10b에 나타내는 바와 같이, 부반송 로봇(12)이, 복수의 서포트 바(14)를 이동시킴으로써, 복수의 서포트 바(14)에 지지되어 있는 복수 장의 기판(W)의 전체가 제2 처리조(66)의 밖으로 나올 때까지, 복수 장의 기판(W)을 건조 공간(SD) 내에서 이동시킨다. 그 후, 도 10c에 나타내는 바와 같이, 증기 공급구(31)로부터 공급된 IPA의 증기를 건조 공간(SD)에 충만시키는 건조 공정을 행한다. 이에 의해, 기판(W)에 부착되어 있는 액체가 제거됨과 더불어, 복수의 서포트 바(14)에 지지되어 있는 복수 장의 기판(W)이 건조 공간(SD) 내에서 건조된다. 그 후, IPA의 증기를 제2 배기구(63)를 통해 건조 공간(SD)으로부터 배출하고, 불활성 가스 등의 기체를 건조 공간(SD)에 충만시킨다.
건조 공간(SD) 내의 복수 장의 기판(W)이 건조된 후에는, 통행 전환 액추에이터(62)가, 제2 내측 파티션(61)을 닫힘 위치로부터 열림 위치로 이동시키고, 도 10d에 나타내는 바와 같이, 부반송 로봇(12)이 복수 장의 기판(W)을 건조 공간(SD)으로부터 산화 공간(SO)으로 이동시킨다. 그 후, 개폐 액추에이터(56)가 외측 파티션(55)을 닫힘 위치로부터 열림 위치로 이동시키고, 도 10d에 나타내는 바와 같이, 부반송 로봇(12)이 출입구(54)를 통해 복수 장의 기판(W)을 처리 유닛(2)의 밖으로 이동시킨다.
제3 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 따른 효과에 더하여, 다음의 효과를 발휘할 수 있다. 구체적으로는, 제3 실시 형태에서는, 에칭액을 복수 장의 기판(W)에 공급한 후에, 린스액을 복수 장의 기판(W)에 공급한다. 이에 의해, 기판(W)에 부착되어 있는 에칭액이나 파티클을 린스액으로 씻어낼 수 있다. 에칭액 및 린스액이 종류가 상이한 액체인 경우, 에칭액용의 배관 등과 린스액용의 배관 등을 설치할 필요가 있다. 양자가 동일한 명칭의 액체인 경우, 각기 다른 배관 등을 설치할 필요가 없어, 기판 처리 장치(1)의 구조를 간소화할 수 있다.
다른 실시 형태
제1 처리조(41) 내의 에칭액에 기판(W)을 침지시키기 전에 기판(W)을 냉각해도 된다. 예를 들면, 기판(W)의 온도가 실온 또는 그 부근으로 저하할 때까지, 불활성 가스나 공기 등의 냉각 가스를 산화 공간(SO) 내의 기판(W)에 공급해도 된다. 이 경우, 냉각 가스의 온도는, 실온이어도 되고, 실온 미만이어도 된다.
에칭액이 공급된 기판(W)을 건조시키기 전에 린스액을 기판(W)에 공급하는 경우, 복수 장의 기판(W)을 제2 처리조(66) 내의 린스액에 침지시키는 것이 아니라, 복수 장의 기판(W)이 제1 처리조(41) 내에 배치된 상태에서, 제1 처리조(41) 내의 에칭액을 린스액으로 치환함으로써, 제1 처리조(41) 내의 복수 장의 기판(W)에 린스액을 공급해도 된다.
기판(W)을 건조시킬 때에, IPA 등의 유기 용제의 증기를 기판(W)에 공급하는 것에 더하여 또는 그것을 대신하여, 건조 공간(SD)(제1 실시 형태의 경우는, 건조 공간을 겸하는 산화 공간(SO)) 내의 기압을 감소시킴으로써, 기판(W)에 부착되어 있는 액체의 증발을 촉진해도 된다.
부반송 로봇(12)의 서포트 프레임(13)에 복수 장의 기판(W)을 유지시킨 상태로, 3개의 공정, 즉, 몰리브덴막(100)의 산화, 처리 유닛(2) 내에서의 기판(W)의 반송, 및 몰리브덴 산화막(105)의 에칭을 행하는 것이 아니라, 서포트 프레임(13) 이외의 기판 홀더에 복수 장의 기판(W)을 유지시킨 상태로, 3개의 공정 중 적어도 1개를 행해도 된다.
몰리브덴막(100)의 두께를 감소시키는 양이 작다면, 1장의 기판(W)에 대해서 행해지는 산화 공정 및 에칭 공정의 회수는, 1회여도 된다.
기판 처리 장치(1)는, 원판 형상의 기판(W)을 처리하는 장치에 한정되지 않고, 다각형의 기판(W)을 처리하는 장치여도 된다.
전술한 모든 구성 중 2개 이상을 조합해도 된다. 전술한 모든 공정 중 2개 이상을 조합해도 된다.
서포트 프레임(13)은, 기판 홀더의 일례이다. 가열 램프(21), 오존 가스 공급구(22), 오존 가스 배관(23), 오존 가스 밸브(24), 및 오존 가스 발생기(25)는, 산화 유닛의 일례이다. 제1 처리조(41), 내조(42), 외조(43), 순환 배관(44), 하류 배관(44d), 상류 배관(44u), 필터(45), 순환 펌프(46), 리턴 노즐(47), 및 토출구(47p)는, 에칭 수단의 일례이다.
본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명해 왔는데, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 이용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예에 한정되어 해석되어야 하는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부하는 청구 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (10)

  1. 산소 가스 또는 오존 가스를 기판 처리 장치 내의 산화 공간에 배치된 복수 장의 기판에 공급하면서, 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 가열함으로써, 상기 복수 장의 기판 각각에 있어서, 상기 기판에 형성된 몰리브덴막의 표층 이외의 부분을 삼산화몰리브덴으로 변화시키지 않고, 상기 몰리브덴막의 상기 표층을 상기 삼산화몰리브덴으로 변화시키는 산화 공정과,
    상기 산화 공간과는 상이한 상기 기판 처리 장치 내의 에칭 공간에 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 반송하는 제1 반송 공정과,
    상기 에칭 공간 내의 상기 복수 장의 기판에 에칭액을 공급함으로써, 상기 복수 장의 기판 각각에 있어서, 상기 몰리브덴막의 상기 표층 이외의 부분을 상기 기판에 남기면서, 상기 삼산화몰리브덴으로 변화한 상기 표층을 상기 에칭액에 용해시키는 에칭 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 산화 공정은, 상기 오존 가스를 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판에 공급하면서, 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 가열하는, 기판 처리 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 에칭액은 물을 주성분으로 하는 물 함유액인, 기판 처리 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 처리 방법은, 상기 에칭 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 상기 산화 공간에 반송하는 제2 반송 공정을 더 포함하고,
    상기 기판 처리 방법은, 상기 산화 공정, 제1 반송 공정, 에칭 공정, 및, 제2 반송 공정을 포함하는 1개의 사이클을 복수 회 행하는, 기판 처리 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 산화 공정은, 상기 복수 장의 기판을 기판 홀더로 유지한 상태로, 상기 산소 가스 또는 오존 가스를 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판에 공급하면서, 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 가열하고,
    상기 제1 반송 공정은, 상기 기판 홀더를 상기 산화 공간으로부터 상기 에칭 공간으로 이동시킴으로써, 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 상기 에칭 공간에 반송하며,
    상기 에칭 공정은, 상기 복수 장의 기판을 상기 기판 홀더로 유지한 상태로, 상기 에칭 공간 내의 상기 복수 장의 기판에 상기 에칭액을 공급하는, 기판 처리 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 반송 공정은, 상기 산화 공간의 일부와 상기 에칭 공간의 일부를 형성하는 제1 내측 파티션을 이동시킨 후, 상기 제1 내측 파티션이 배치되어 있던 공간을 통해서, 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 상기 에칭 공간에 반송하는, 기판 처리 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 상기 산화 공간에 반송하는 제2 반송 공정과,
    상기 에칭액을 상기 복수 장의 기판에 공급한 후에, 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 건조시키는 건조 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화 공간 및 에칭 공간과는 상이한 상기 기판 처리 장치 내의 건조 공간의 일부와 상기 산화 공간 또는 에칭 공간의 일부를 형성하는 제2 내측 파티션을 이동시킨 후, 상기 제2 내측 파티션이 배치되어 있던 공간을 통해서, 상기 에칭 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 상기 건조 공간에 반송하는 제3 반송 공정과,
    상기 에칭액을 상기 복수 장의 기판에 공급한 후에, 상기 건조 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 건조시키는 건조 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭액을 상기 복수 장의 기판에 공급한 후에, 상기 에칭액과 동일한 명칭의 액체이며, 상기 에칭액과는 상이한 린스액을 상기 복수 장의 기판에 공급하는 린스 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  10. 산화 공간과 에칭 공간을 형성하는 파티션과,
    산소 가스 또는 오존 가스를 상기 산화 공간에 배치된 복수 장의 기판에 공급하면서, 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 가열함으로써, 상기 복수 장의 기판 각각에 있어서, 상기 기판에 형성된 몰리브덴막의 표층 이외의 부분을 삼산화몰리브덴으로 변화시키지 않고, 상기 몰리브덴막의 상기 표층을 상기 삼산화몰리브덴으로 변화시키는 산화 유닛과,
    상기 산화 공간과는 상이한 상기 에칭 공간에 상기 산화 공간 내의 상기 복수 장의 기판을 반송하는 반송 시스템과,
    상기 에칭 공간 내의 상기 복수 장의 기판에 에칭액을 공급함으로써, 상기 복수 장의 기판 각각에 있어서, 상기 몰리브덴막의 상기 표층 이외의 부분을 상기 기판에 남기면서, 상기 삼산화몰리브덴으로 변화한 상기 표층을 상기 에칭액에 용해시키는 에칭 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치.
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