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KR100849254B1 - 기판처리방법 및 기판처리장치 - Google Patents

기판처리방법 및 기판처리장치 Download PDF

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KR100849254B1
KR100849254B1 KR1020010060911A KR20010060911A KR100849254B1 KR 100849254 B1 KR100849254 B1 KR 100849254B1 KR 1020010060911 A KR1020010060911 A KR 1020010060911A KR 20010060911 A KR20010060911 A KR 20010060911A KR 100849254 B1 KR100849254 B1 KR 100849254B1
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ozone gas
gas
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신도나오키
이이노다다시
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

웨이퍼 등의 금속오염이나 파티클의 발생 및 산화막의 성장을 억제하여 레지스트를 제거할 수 있도록 한다.
웨이퍼(W)를 수용하는 처리용기(10)내에 오존 가스(2)를 공급하는 오존 가스공급관로(40)와, 처리용기(10)내에 수증기(1)를 공급하는 수증기공급관로(30)를 설치하여, 오존 가스공급관로(42)에 설치되는 개폐밸브(49)와, 수증기공급관로(34)에 설치되는 개폐밸브(36)와, 오존 가스생성수단(41)의 스위치(48) 및 개폐밸브(49)를, 제어수단인 CPU(100)에 의해서 제어할 수 있도록 형성한다. 이에 따라, 처리용기(10)내에 오존 가스(2)를 공급하여 웨이퍼(W)의 주위분위기를 가압한 후, 처리용기(10)내에 수증기(1)를 공급함과 동시에, 오존 가스(2)를 공급하여, 수증기(1)와 오존 가스(2)에 의해서 웨이퍼(W)의 레지스트 제거나 금속부식 등을 방지할 수 있다.

Description

기판처리방법 및 기판처리장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
도 1(A)는 웨이퍼 처리공정의 제1산화막형성공정의 일례를 설명하는 개략단면도.
도 1(B)는 웨이퍼 처리공정의 제1레지스터 패턴형성공정의 일례를 설명하는 개략단면도.
도 1(C)는 웨이퍼 처리공정의 제1에칭공정의 일례를 설명하는 개략단면도.
도 1(D)는 웨이퍼 처리공정의 제1레지스터제거공정의 일례를 설명하는 개략단면도.
도 1(E)는 웨이퍼 처리공정의 제2산화막형성공정의 일례를 설명하는 개략단면도.
도 1(F)는 웨이퍼 처리공정의 제2레지스터 패턴형성공정의 일례를 설명하는 개략단면도.
도 1(G)는 웨이퍼 처리공정의 제2에칭공정의 일례를 설명하는 개략단면도.
도 1(H)는 웨이퍼 처리공정의 제2레지스터제거공정의 일례를 설명하는 개략단면도.
도 2는 본 발명에 관한 기판처리장치의 제1실시형태를 나타내는 개략단면도.
도 3은 제1실시형태의 기판처리장치의 주요부를 나타내는 것으로, 처리용기내의 웨이퍼에 수증기와 오존가스를 공급한 상태를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 있어서의 웨이퍼 가이드를 나타내는 사시도.
도 5는 처리용기내의 웨이퍼에 핫 에어를 공급한 상태를 나타내는 개략단면도.
도 6은 처리용기내의 웨이퍼에 오존가스를 공급한 예비가압의 상태를 나타내는 개략단면도.
도 7은 처리용기내의 웨이퍼에 산소가스를 공급한 상태를 나타내는 개략단면도.
도 8은 처리용기내의 분위기가스를 배기한 상태를 나타내는 개략단면도.
도 9는 본 발명에 관한 기판처리장치의 제2실시형태의 주요부를 나타내는 단면도.
도 10은 오존가스에 질소(N2)를 포함하는 경우와 포함하지 않은 경우의 알루미늄(Al), 동(Cu), 텅스텐(W)의 에칭레이트를 나타내는 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 수증기 2 : 오존가스
3 : 핫 에어 10 : 처리용기
11 : 용기본체 12 : 용기커버
15 : 승강기구 20 : 웨이퍼 가이드
21 : 가이드부 30 : 수증기공급수단
31 : 물공급원 32 : 물공급관로
33 : 수증기 발생기 40 : 오존가스 공급수단
41 : 오존가스 생성수단 42 : 오존가스 공급관로
50 : 내부배기수단 51 : 배기부
52,54 : 내부 배기관로 53 : 냉각부
56 : 강제배기기구 60 : 주위배기수단
61,63 : 주위배기관로 65 : 주위강제배기구
70 : 에어공급수단 72 : 핫 에어 제너레이터
80 : 오존 킬러 90 : 배기수단
100 : CPU 110 : 미스트트랩
111 : 배출관로 200 : 산소공급관로
201 : 질소가스공급관로
본 발명은 기판처리방법 및 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 예컨대 반도체웨이퍼나 LCD용 유리기판 등의 피처리기판을 밀봉분위기의 처리용기내에 수용하여 처리가스, 예컨대 오존가스 등을 공급하여 처리를 실시하는 기판처리방법 및 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스의 제조공정에 있어서는, 피처리기판으로서의 반도체웨이퍼나 LCD기판 등(이하에 웨이퍼 등이라 함)에 포토레지스트를 도포하고, 포토리소그래피기술을 사용하여 회로 패턴을 축소하여 포토레지스트에 전사하고, 이것을 현상처리하며, 그 후 웨이퍼 등으로부터 포토레지스트를 제거하는 일련의 처리가 실시되고 있다.
상기 처리의 일례를 피처리기판이, 예컨대 실리콘웨이퍼인 경우에 관해서 도 1(A)∼도 1(H)를 참조하여 설명한다. 우선, 실리콘웨이퍼(W)[이하에 웨이퍼(W)라 함]의 표면에 두꺼운 막두께의 산화막(OX1)을 형성한다{제1의 산화막형성공정: 도 1(A) 참조}. 다음에 산화막(OX1)의 표면에 레지스터를 도포하여 레지스터 패턴 (RP1)을 형성한다{제1의 레지스터 패턴형성공정: 도 1(B) 참조}. 다음에 DHF (HF/H2O), BHF로 불리우는 약액을 사용하여 불필요한 산화막을 에칭한다{제1의 에칭공정: 도 1(C) 참조}. 그 후 SPM(H2SO4/H2O2의 혼합액)으로 불리우는 약액(황산과수)을 사용하여 불필요한 레지스터를 박리한다{제1의 레지스터제거공정: 도 1(D) 참조}. 다음에 불필요한 레지스터를 박리한 상태의 웨이퍼(W)의 표면에 엷은 막두께의 산화막(OX2)을 형성한다{제2의 산화막형성공정: 도 1(E) 참조}. 다음에 산화막(OX2)의 표면에 다시 레지스터를 도포하여 레지스터 패턴(RP2)을 형성한다{제2의 레지스터 패턴형성공정: 도 1(F) 참조}. 다음에 DHF(HF/H2O), BHF 등의 약액을 사용하여 불필요한 산화막을 에칭한다{제2의 에칭공정: 도 1(G) 참조}. 그리고 마지막에 불필요한 레지스터를 박리한다{제2의 레지스터제거공정: 도 1(H)참조}.
상기 레지스터제거의 수단으로서 사용하고 있는 종래의 세정장치로는, 일반적으로 상기 SPM(H2SO4/H2O2의 혼합액)(황산과수) 등의 약액이 충전된 세정조내에 웨이퍼 등을 침지시켜 레지스터의 박리를 하고 있다.
그러나, 상기 처리의 제1 레지스터제거공정[도 1(D) 참조)에 있어서, 황산과수등의 약액을 쓰면, 레지스터 제거후에 웨이퍼(W)의 표면에 황산 이온이 잔류하고, 이 잔류한 황산 이온이 파티클의 발생원인이나 콘터미네이션을 초래할 우려가 있다. 또한, 황산 이온이 잔류하면, 다음 제2 산화막형성공정[도 1(E) 참조]에 있어서의 얇은 산화막의 막두께가 일정하지 못하거나 막질이 저하하는 원인도 된다.
한편, 근년에는 환경보전의 관점에서 폐액처리가 용이한 오존(O3)이 용해한 용액을 사용하여 레지스터제거를 하는 것이 요구되고 있다. 이 경우 오존이 용해한 용액이 충전된 세정조내에 웨이퍼 등을 침지시키는 소위 딥방식의 세정에 의해, 용액중의 산소원자 래디칼에 의해서 레지스터를 산화반응시켜 이산화탄소나 물 등으로 분해한다.
그런데, 일반적으로 고농도의 오존가스를 순수한 물에 버블링하여 용해시키는 것에 의해 상기 용액을 생성하고, 그 후 이 용액을 세정조내에 충전하고 있기 때문에, 그 사이에 용액중의 오존이 소멸되고 오존농도가 저하하여, 레지스터제거를 충분히 할 수 없는 경우가 있었다. 또한 웨이퍼 등을 상기 용액에 침지시킨 상태에서는, 레지스터와 반응하여 오존이 차례차례로 소멸하는 한편, 레지스터표면에의 오존공급량이 불충분해지고, 높은 반응속도를 얻을 수 없었다.
따라서, 웨이퍼 등을 오존이 용해된 용액에 침지시키는 딥방식의 세정방법의 대신에, 처리가스 예컨대 오존가스와 용매의 증기 예컨대 수증기를 사용하여, 웨이퍼 등에서 레지스터를 제거하는 세정방법이 신규로 제안되고 있다. 이 세정방법은 밀폐된 처리용기내에 수용된 웨이퍼 등에 처리가스 예컨대 오존가스를 공급하여, 웨이퍼 등의 레지스터를 제거하는 방법이다. 이 오존가스와 수증기를 사용하여 레지스터제거를 함으로써 황산 이온의 잔류 문제가 없어지고, 얇은 산화막의 막두께의 균일화, 막질의 향상을 꾀할 수 있다. 이 경우, 오존가스는 원료가 되는 기본가스인 산소(O2)에 질소(N2)를 혼합시킴과 동시에, 방전시키는 오존생성수단에 의해서 생성된다. 여기서, 기본가스의 산소에 질소를 혼합시키는 이유는, 오존의 발생효율을 높이기 위해서이다.
그렇지만, 오존가스에는 상술한 바와 같이 질소가 함유되기 때문에, 오존가스의 공급에 따라, 처리용기내에 질소도 유입하여 웨이퍼 등에 접촉한다. 웨이퍼 등이 질소에 접촉하면, 오존가스와 반응하여 배선부의 알루미늄(Al)이나 텅스텐(W) 등의 금속이 에칭되어 부식함과 동시에, 파티클이 발생한다는 문제가 있었다. 또한, 배선공정을 거치지 않은 웨이퍼 등에 있어서도 금속오염이나 파티클이 발생한다는 문제가 있었다.
또한, 질소가 함유된 오존가스에 의해서 처리를 하면, NOx나 HNOx계의 분위기(약품)에 의해 웨이퍼 등이 보다 산화되기 때문에, 웨이퍼 등의 표면에 케미컬산화막이 성장하고, 이 케미컬산화막이 상기 얇은 산화막의 막두께 불균일이나 막질 저하를 초래할 우려도 있었다.
본 발명은 상기 사정에 비추어 이루어진 것으로, 웨이퍼 등의 금속오염이나 파티클의 발생 및 산화막의 성장을 억제하여 레지스터제거를 할 수 있도록 기판처리방법 및 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 기판처리방법은, 처리용기내에 수용된 피처리기판에 처리가스를 공급하여, 피처리기판을 처리하는 기판처리방법으로서, 상기 처리용기내에 상기 처리가스를 공급하여 상기 피처리기판의 주위분위기를 가압하는 공정과, 상기 처리용기내에 용매의 증기를 공급함과 동시에, 상기 처리가스를 공급하는 공정을 가지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서, 상기 처리가스로서는, 예컨대 오존가스, 염소가스, 불소가스나, 미리 각종 반응종(래디칼)을 가지고 있는 염소가스, 불소가스, 수소가스 등을 쓸 수 있다.
본 발명에 관한 기판처리장치는, 처리용기내에 수용된 피처리기판에 처리가스를 공급하여, 피처리기판을 처리하는 기판처리장치로서, 상기 처리용기내에 처리가스를 공급하는 처리가스 공급계와, 상기 처리용기내에 용매의 증기를 공급하는 용매증기공급계와, 상기 처리용기내에 공급되는 처리가스 및 용매증기의 공급을 제어하는 중앙 컨트롤러와, 상기 처리용기내에 질소가스를 공급하는 질소가스 공급계와, 상기 질소가스 공급수단의 질소가스량을 제어하는 질소가스량 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 기판처리장치는, 처리용기내에 수용된 피처리기판에 오존가 스를 공급하고, 피처리기판을 처리하는 기판처리장치이며, 오존가스를 발생시키는 오존가스 제너레이터와, 상기 오존가스 제너레이터와 상기 처리용기를 접속하는 오존가스공급관로와, 상기 처리용기내에 수증기를 공급하는 수증기공급관로를 가지고, 상기 오존가스 제너레이터에는 질소가스유량조정밸브를 가지며, 질소가스를 유량제어가능하게 공급하는 질소가스공급관로와, 산소를 공급하는 산소공급관로가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 기판처리방법과 기판처리장치에 의하면, 처리용기내에 수용된 피처리기판에 처리가스를 공급하여 피처리기판을 처리하기 전에, 처리용기내에 처리가스를 공급하여 피처리기판의 주위분위기를 가압함으로써, 처리용기내의 분위기를 처리가스분위기로 치환함과 동시에, 처리용기내를 예비가압할 수가 있다. 따라서, 피처리기판이 처리가스 이외의 가스 등에 접촉할 우려가 없기 때문에, 금속오염이나 파티클의 발생을 방지할 수가 있다. 또한 다음에 처리용기내에 공급되는 용매의 증기와 처리가스와의 반응속도를 높여 처리효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 질소가스의 공급량을 제어함으로써 금속의 에칭량을 제어할 수가 있다. 따라서 배선공정을 갖지 않은 피처리기판의 처리에 바람직하다. 또한, 질소가스의 공급량을 억제함으로써 피처리기판의 표면에 형성되는 산화막의 성장을 억제할 수가 있다.
이하에, 본 발명의 실시형태를 도면에 따라서 상세히 설명한다. 이 실시형태로서는 오존가스를 이용하여 반도체웨이퍼(W)[이하에 웨이퍼(W)라 함]에서 레지 스터를 제거하는 경우에 관해서 설명한다.
도 2는 본 발명에 관한 기판처리장치의 일례를 나타내는 개략단면도, 도 3은 기판처리장치의 주요부를 나타내는 단면도이다.
상기 기판처리장치는 웨이퍼(W)의 처리가 행하여지는 처리용기(10)와, 처리용기(10)내에서 웨이퍼(W)를 유지하는 유지수단으로서의 웨이퍼 가이드(20)와, 처리용기(10)내에 용매의 증기인 수증기(1)를 공급하는 용매증기공급수단(용매증기공급계)인 수증기공급수단(30)과, 처리용기(10)내에 처리가스로서 예컨대 오존(O2) 가스(2)를 공급하는 처리가스공급수단인 오존가스공급수단(오존가스공급계)(40)과, 처리용기(10)의 내부분위기를 배기하는 내부배기수단(내부배기계)(50)과, 처리용기 (10)의 주위분위기를 배기하는 주위배기수단(60)과, 처리용기(10)내에 핫 에어를 공급하는 에어공급수단(70)과, 처리용기(10)내에서 배기된 내부분위기중의 오존을 제거한 후 처리기구로서의 오존 킬러(80)와, 처리용기(10)내의 분위기를 배기하는 배기수단(90)을 구비하고 있다.
처리용기(10)는 복수 예컨대 50장의 웨이퍼(W)를 수용가능한 크기를 가지는 용기본체(11)와, 이 용기본체(11)의 상단에 형성된 반입·반출구(14)를 개방 또는 폐쇄하는 용기 커버(12)와, 용기본체(11)의 하단개구부를 폐쇄하는 용기밑바닥(13)으로 주로 구성되어 있다.
용기 커버(12)는, 예컨대 단면 역 U자형상으로 형성되고, 승강기구(15)에 의해서 승강가능하게 형성되어 있다. 승강기구(15)는, 제어수단 예컨대 중앙연산처 리장치(중앙 컨트롤러)(100)[이하에 CPU(100)라 함]에 접속되어 있다. CPU(100)로부터의 제어신호에 의해 승강기구(15)가 작동하여, 용기 커버(12)가 개방 또는 폐쇄되도록 구성되어 있다. 그리고, 용기 커버(12)가 상승했을 때에는 반입· 반출구(14)는 개방되고, 용기본체(11)에 대하여 웨이퍼(W)를 반입할 수 있는 상태가 된다. 용기본체(11)에 웨이퍼(W)를 반입하여 수용한 후, 용기 커버(12)가 하강함으로써 반입·반출구(14)가 폐쇄된다. 이 경우, 용기본체(11)와 용기 커버(12)의 사이 틈새는 에어의 주입에 의해서 팽창하는 신축식의 시일부재(16)에 의해서 밀봉된다. 또한, 용기본체(11)와 용기밑바닥(13)의 사이 틈새는은, 가스켓(17)에 의해서 밀봉되어 있다. 따라서 처리용기(10)내는 밀봉분위기가 되고, 외부로 기체가 새지 않는 상태로 되어있다.
또한, 용기본체(11)의 상단부에는 용기 커버(12)의 개폐를 검출하는 개폐검출수단으로서의 중량 센서(18)가 배치되어 있다. 이 중량 센서(18)는 용기 커버 (12)가 닫혀 반입·반출구(14)를 폐쇄하였을 때에 용기본체(11)의 상단부에 걸리는 하중을 검출하도록 구성되어 있다. 중량 센서(18)를 사용하여 검출된 검출신호는 제어수단인 CPU(100)에 전달되고, CPU(100)를 사용하여 용기 커버(12)의 개폐가 확인되도록 구성되어 있다. 예컨대, 소정의 하중이 중량 센서(18)에 의해 검출되면, 용기 커버(12)가 확실히 밀폐된 상태라고 인식된다.
또한, 용기본체(11)의 바깥둘레면에는 러버히터(19a)가 부착되고, 용기 커버(12)의 바깥둘레면에는 러버히터(19b)가 부착되고, 용기밑바닥(13)의 바깥둘레면에는 러버히터(19c)가 부착되어 있다. 이들 러버히터(19a, 19b,19c)는 도시하지 않은 전원에 접속되고, 전원으로부터의 전원공급에 의해서 발열하고, 처리용기(10)의 내부분위기를 소정온도(예컨대 80℃∼120℃의 범위내)로 가열할 수 있도록 구성되어 있다. 이들 러버히터(19a,19b,19c)에 의해서 용기본체(11)의 결로방지가 도모되고 있다.
상기 웨이퍼 가이드(20)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 가이드부(21)와, 이 가이드부(21)에 수평상태로 고정부착된 서로 평행한 3개의 유지부재(22a,22b,22c)로 구성되어 있다. 이 경우, 각 유지 부재(22a,22b, 22c)에 웨이퍼(W)의 둘레가장자리 하부를 유지하는 홈(23)이 등간격으로 50개소 형성되어 있다. 따라서 웨이퍼 가이드(20)는 50장(웨이퍼캐리어 2개분)의 웨이퍼(W)를 등간격으로 배열시킨 상태로 유지할 수가 있다. 또한 웨이퍼 가이드(20)는 가이드부(21)에 연속해 있는 샤프트(24)가 용기 커버(12)의 꼭대기부에 설치된 투과구멍(12a)내에 미끄럼운동가능하게 관통되어 있고, 투과구멍(12a)과 샤프트(24) 사이에는 에어의 주입에 의해 팽창되는 신축식의 시일부재(25)가 개재되고, 처리용기(10)내의 기수밀(氣水密)이 유지되도록 구성되어 있다.
상기 수증기공급수단(30)은, 순수한 물공급원(31)에 접속하는 순수한 물공급관로(32)와, 순수한 물공급관로(32)로부터 공급된 순수한 물을 기화하여 수증기(1)를 발생시키는 수증기발생기(33)와, 수증기발생기(33)내의 수증기(1)를 공급하는 수증기공급관로(34)와, 수증기공급관로(34)로부터 공급된 수증기(1)를 처리용기 (10)내에 토출하는 수증기 노즐(35)로 구성되어 있다.
이 경우, 순수한 물공급관로(32)의 일끝단은 순수한 물공급원(31)에 접속되 어 있다. 또한 순수한 물공급관로(32)에는, 순수한 물공급원(31)측에서 순차로 개폐밸브(36)와 유량 컨트롤러(37)가 개재하여 설치되어 있다. 이들 개폐밸브(36)와 유량 컨트롤러(37)는, 제어수단인 CPU(100)로부터의 제어신호에 따라서 제어되고 있다. 즉, 개폐밸브(36)는 순수한 물을 흐르게 할지의 여부로 개폐제어되고, 또한 유량 컨트롤러(37)는, 순수한 물의 유량을 조정하도록 개방도가 제어되도록 되어 있다. 수증기발생기(33)의 내부에는, 히터(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 수증기발생기(33)내에 공급된 순수한 물이 히터의 열에 의해 기화되어 수증기(1)가 생성되도록 되어 있다. 또, 수증기발생기(33)에는 후술하는 미스트트랩(110)에 접속되는 배출관로(111)가 접속되어 있다. 이 배출관로(111)는 수증기발생기(33)내에서 기화되지 않은 순수한 물을 미스트트랩(110)에 배출하거나, 수증기발생기(33)의 온도와 증기토출이 안정할 때까지 수증기(1)를 미스트트랩(110)에 배기하도록 구성되어 있다.
한편, 오존가스공급수단(40)은, 오존가스생성수단(오존가스 제너레이터)(41)과, 오존가스생성수단(41)으로부터의 오존가스(2)를 공급하는 오존가스공급관로 (42)와, 오존가스공급관로(42)로부터의 오존가스(2)를 처리용기(10)의 오존 처리실 (10a) 내에 토출하는 오존가스노즐(43)로 구성되어 있다.
이 경우, 오존가스생성수단(41)은 원료가 되는 기본가스로서의 산소(O2), 고주파전원(44)에 접속되어 고주파전압이 인가되는 방전전극(45,46)사이를 통과시키는 것으로, 오존(O2)을 생성하고 있다. 이들 고주파전원(44)과 방전전극(45,46)을 접속하는 상기 회로(47)에는, 스위치(48)가 개재되어 설치되어 있다. 스위치(48)는 제어수단인 CPU(100)로부터의 제어신호에 따라서 제어되도록 되어 있다. 즉, 스위치(48)는 오존을 생성할지의 여부가 제어되도록 되어 있다. 또한, 오존가스공급관로(42)에는, 오존가스생성수단(41)측에 개폐밸브(49)가 개재하여 설치되어 있다. 이 개폐밸브(49)는, 제어수단인 CPU(100)로부터의 제어신호에 따라서 제어되도록 되어 있다. 즉, 개폐밸브(49)는 오존가스를 흐르게 할지의 여부로 개폐제어되도록 되어 있다.
에어공급수단(70)은, 에어를 공급하는 에어공급관로(71)와, 이 에어공급관로 (71)로부터 공급된 에어를 가열하여 핫 에어(3)를 발생시키는 핫 에어 제너레이터 (72)와, 핫 에어 제너레이터(72)내의 핫 에어(3)를 공급하는 핫 에어 공급관로(73)와, 핫 에어 공급관로(73)로부터 공급된 핫 에어(3)를 토출하는 한 쌍의 에어 노즐 (74)로 구성되어 있다.
이 경우, 에어공급관로(71)의 일끝단에는, 에어공급원(75)이 접속되어 있다. 또한, 에어공급관로(71)에는 에어공급원(75)측에서 순차로 개폐밸브(76)와 유량 컨트롤러(77)가 개재하여 설치되어 있다. 이들 개폐밸브(76)와 유량 컨트롤러(77)는, 제어수단인 CPU(100)에 접속되어, CPU(100)로부터의 제어신호에 따라서 에어의 공급의 여부가 제어됨과 동시에, 에어의 공급량이 제어되도록 되어 있다. 또한, 핫 에어 제너레이터(72)의 내부에는, 에어를 가열하는 히터(78)가 배치되어 있다. 또한, 핫 에어 공급관로(73)에는, 에어를 방출하여 후술하는 배기 매니폴드(83)에 도입하는 에어도입관로(85)가 접속되어 있다. 이 에어도입관로(85)에는 개폐밸브 (86)가 개재하여 설치되어 있다. 이 개폐밸브(86)는 제어수단인 CPU(100)에 의해서 제어되도록 되어 있다.
내부배기수단(내부배기계)(50)은, 처리용기(10)내에 설치된 배기부(51)와, 처리용기(10)의 내부분위기를 배기하는 제1 내부배기관로(52)와, 이 제1 내부배기관로(52)에 접속하는 냉각부(53)와, 이 냉각부(53)의 하류측에 접속하는 액저장부 (53A)로 이루어지는 미스트트랩(110)과, 미스트트랩(110)의 상부에 접속된 제2 내부배기관로(54)로 구성되어 있다.
이 경우, 배기부(51)는 처리용기(10)의 내부분위기를 넣도록 구성되어 있다. 각 배기부(51)에는 상기 제1 내부배기관로(52)가 접속되어 있다. 또한, 제1 내부배기관로(52)에는 바이패스관로(55)가 분기하여 접속되어 있고, 이 바이패스관로 (55)에 이젝터기구를 구비하는 강제배기기구(56)가 개재하여 설치되어 있다. 이 강제배기기구(56)는 제어수단인 CPU(100)에 접속되고[강제배기기구(56)와 CPU(100)는 「배기량조정계」를 형성하고 있다], CPU(100)로부터의 제어신호에 따라서 작동제어되도록 구성되어 있다.
냉각부(53)는, 상기 수증기발생기(33)로부터 배기된 수증기(1) 및 처리용기 (10)내에서 배기된 수증기(1)를 냉각하여 응축하도록 구성되어 있다. 이 경우, 냉각부(53)내에 상기 배출관로(111)와 제1 내부배기관로(52)가 관통한 상태로 배관되고, 냉각부(53)에 냉각수를 공급하는 냉각수공급관로(57)와, 냉각수를 배출하는 냉각수배액관로(58)가 각각 접속되어 있다. 또, 냉각수공급관로(57) 및 냉각수배액관로(58)에는 각각 유량조정밸브(59a,59b)가 개재하여 설치되고, 냉각수의 공급량, 배액양이 조정되도록 구성되어 있다.
미스트트랩(110)은 기체와 액체를 분리하여 배출하도록 구성되어 있다. 즉, 각 배기부(51)는 처리용기(10)내의 수증기(1) 및 오존가스(2)를 제1 내부배기관로 (52)를 통해 미스트트랩(110)에 배기하게 되어 있다. 이 경우, 냉각부(53)에는 냉각수공급관로(57)에 의해 냉각수가 공급되어 있기 때문에, 처리용기(10)내에서 배기된 수증기(1)는 냉각부(53)내를 통과하는 사이에 냉각되어 응축된다. 수증기(1)가 응축하여 액화한 액체방울은 미스트트랩(110)의 액저장부(53A)에 적하된다. 한편, 오존가스(2)는 그대로 미스트트랩(110)내에 도입된다. 이렇게 하여 처리용기 (10)로부터 배기된 내부분위기를 오존가스(2)와 액체방울로 분리하여, 분리된 오존가스(2)는 상기 제2 내부배기관로(54)에 배기되고, 액체방울은 후술하는 제2 배액관로(93)로 배출되도록 되어 있다. 또한 수증기발생기(33)로부터 배출된 수증기 (1) 및 순수한 물은 배출관로(111)를 통해 미스트트랩(110)에 도입된다. 순수한 물은 그대로 배출관로(111)내를 흘러 미스트트랩(110)에 적하된다. 수증기(1)는 냉각부(53)내를 통과하는 사이에 냉각되어 응축되고, 액체방울로 되어 미스트트랩 (110)에 적하된다.
상기 제2 내부배기관로(54)에는 배기된 내부분위기중의 오존농도를 검출하는 농도검출수단으로서의 제1 농도 센서(81)와, 오존 킬러(80)가 순서대로 개재하여 설치되어 있고, 제2 내부배기관로(54)의 출구는 배기 매니폴드(83)에 접속되어 있다.
제2 내부배기관로(54)에 설치된 제1 농도 센서(81)는 오존 킬러(80)보다 상 류측에 설치되어 있다. 오존 킬러(80)내에 유입하기 전의 배기된 내부분위기중의 오존농도를 검출함으로써 처리용기(10)내의 오존농도를 검출하게 되어 있다. 제1 농도 센서(81)는 제어수단인 CPU(100)에 접속되어 있고, 제1 농도 센서(81)로부터의 검출신호가 CPU(100)에 전달되며, CPU(100)는 제1 농도 센서(81)에 의해 검출된 오존농도에 따라서 용기 커버(12)의 개폐를 제어하게 되어 있다. 용기커버(12)의 개폐제어는 예컨대 처리용기(10)내의 오존농도가 소정의 값(예컨대, 인체에 악영향을 주지 않는 0.1 ppm)이하가 아니면, 용기 커버(12)를 열리지 않도록 설정되어, 안전면의 배려가 이루어지고 있다.
오존 킬러(80)는 가열에 의해 오존을 산소로 열분해하도록 구성되어 있다. 이 오존 킬러(80)의 가열온도는 예컨대 400℃ 이상으로 설정되어 있다. 또 오존 킬러(80)는, 공장내의 무정전 전원장치(도시하지 않음)에 접속되어, 정전시에도 무정전 전원장치로부터 안정적으로 전력공급이 행하여지도록 구성하는 쪽이 바람직하다. 정전시에도 오존 킬러(80)가 작동하여, 오존을 제거하여 안전을 꾀할 수 있는 때문이다.
또한, 오존 킬러(80)에는, 오존 킬러(80)의 작동상태를 검출하는 작동검출수단으로서의 온도 센서(84)가 설치된다. 이 온도 센서(84)는 오존 킬러(80)의 가열온도를 검출하도록 구성되어 있다. 또한, 온도 센서(84)는 제어수단인 CPU(100)에 접속되어 있고, 온도 센서(84)로부터의 검출신호가 CPU(100)에 전달되어, 온도 센서(84)로부터의 검출신호에 따라서, 오존을 제거하는 데 오존 킬러(80)에 충분한 준비가 정리되어 있는지 판단하게 되어 있다.
배기 매니폴드(83)는, 장치전체의 배기를 집합하여 하도록 구성되어 있다. 즉, 배기 매니폴드(83)에는 상기 제2 내부배기관로(54)와, 상기 에어도입관로(85)와, 후술하는 제1 주위배기관로(61)가 접속되어 있다. 또한, 처리장치 배면의 분위기를 넣기 위한 배관(도시하지 않음)이 복수 설치되어, 처리장치로부터 오존가스 (2)가 주위에 확산하는 것을 방지하고 있다. 또한, 배기 매니폴드(83)는, 공장내의 산전용의 배기계(ACID EXTHAUST)에 접속되어 있고, 산전용의 배기계에 흘리기 전의 각종 배기의 합류장소로서 기능하게 되어 있다.
또한, 배기 매니폴드(83)에는, 오존농도를 검출하는 제2 농도 센서(82)가 설치된다. 배기 매니폴드(83)에 설치된 제2 농도 센서(82)는 제어수단인 CPU(100)에 접속되어 있고, 제2 농도 센서(82)로부터의 검출신호가 CPU(100)에 전달되고, CPU(100)를 사용하여 제2 농도 센서(82)에 의해 검출된 오존농도에 따라서, 오존 킬러(80)의 오존제거능력을 파악하여, 예컨대 오존 킬러(80)의 고장에 의한 오존가스(2)의 누설을 감시하게 되어 있다.
주위배기수단(60)은, 처리용기(10)의 주위를 포위하는 케이스(62)와, 이 케이스(62)의 하부에 일끝단이 접속되고, 다른 끝단이 상기 배기 매니폴드(83)에 접속된 제1 주위배기관로(61)와, 케이스(62)의 하부에 일끝단이 접속되고, 다른 끝단이 상기 제1 내부배기관로(52)에 접속된 제2 주위배기관로(63)로 구성되어 있다.
케이스(62)로는, 윗쪽으로부터 청정한 에어의 다운플로우가 공급되어 있고, 이 다운플로우에 의해 케이스(62)의 내부분위기, 즉 처리용기(10)의 주위분위기가 외부로 새는 것을 방지함과 동시에, 아래쪽으로 흘러내려가 제1 주위배기관로(61), 제2 주위배기관로(63)에 유입하기 쉽도록 하고 있다. 또한 케이스(62)에는 처리용기(10)의 주위분위기중의 오존농도를 검출하는 주위의 농도검출수단으로서의 제2 농도 센서(66)가 설치된다. 제2 농도 센서(66)는, 제어수단인 CPU(100)에 접속되어 있고, 제2 농도 센서(66)로부터의 검출신호가 CPU(100)에 전달되고, 제2 농도 센서(66)에 의해 검출된 오존농도에 따라서 오존가스(2)의 누설을 감지하게 되어 있다.
또한, 제1 주위배기관로(61)에는 개폐밸브(64)가 설치된다. 이 개폐밸브 (64)는 제어수단인 CPU(100)에 접속되어 있고, 청정하게 처리가 진행하고 있는 동안, CPU(100)로부터의 신호에 의해서 개폐밸브(64)는 개방되어 있다. 또 이 동안 제1 주위배기관로(61)는 처리용기(10)의 주위분위기를 배기 매니폴드(83)로 배기하게 되어 있다.
또한, 제2 주위배기관로(63)에는, 이젝터기구를 구비한 주위강제배기기구 (65)가 설치된다. 이 주위강제배기기구(65)는 처리용기(10)의 주위분위기를 급격한 흡입에 의해서 미스트트랩(110)측에 압송함으로써 강제배기를 하도록 구성되어 있다. 주위강제배기기구(65)는 제어수단인 CPU(100)에 접속되어 있고, CPU(100)로부터의 제어신호에 의해서 주위강제배기기구(65)의 작동이 제어되도록 되어 있다. 또, 정상으로 처리가 행하여지고 있는 사이, 주위강제배기기구(65)에 제어신호는 출력할 수 없고, 그 작동은 정지된다.
배기수단(90)은, 처리용기(10)의 바닥부와 상기 제1 내부배기관로(52)와 접속된 제1 배액관로(91)와, 미스트트랩(110)의 바닥부에 접속된 제2 배액관로(93)를 구비하고 있다. 또한, 제1 배액관로(91)에는 개폐밸브(92)가 개재하여 설치되어 있다. 또한, 제2 배액관로(93)에는 개폐밸브(94)가 개재하여 설치되어 있다. 또, 액중에 오존이 잔존할 우려가 있으므로, 제2 배액관로(93)는 공장내의 산전용의 배액계(ACID DRAIN)에 연통되어 있다.
또, 미스트트랩(110)에는, 밑에서 순서대로, 비워짐방지센서(112), 배액개시센서(113), 액오버센서(114)가 배치되어 있다. 이 경우 도시하지는 않았지만, 상기 개폐밸브(92,94) 및 각 센서(112,113,114)는, 제어수단인 CPU(100)에 접속되어 있다. 그리고, 센서(112,113,114)로부터의 검출신호에 따라서 개폐밸브(92,94)가 개폐제어되도록 되어 있다. 즉, 액체방울이 미스트트랩(110)내에 어느 정도 고이게 되고, 액면이 배액개시센서(113)를 사용하여 검출되면, 배액개시센서(113)로부터의 검출신호가 CPU(100)에 전달되고, CPU(100)로부터의 제어신호에 의해서 개폐밸브(94)를 개방하여 배액이 시작된다. 또한, 액면의 높이가 액오버센서(114)까지 도달하면, 액오버센서(114)로부터의 경고신호가 CPU(100)에 입력된다. 한편, 액면이 비워짐방지센서(112)보다 하회하고 있는 경우에는, 비워짐방지센서(112)로부터 금지신호가 CPU(100)에 입력되어, CPU(100)로부터의 제어신호에 의해서 개폐밸브 (94)를 닫도록 구성되어 있다. 이 비워짐방지센서(112)에 의해서 액체방울이 모두 흘러서 미스트트랩(110)내가 비워지고, 오존가스(2)가 공장내의 산전용의 배액계에 누출하는 사태를 방지할 수가 있다.
다음에, 본 발명에 관한 기판처리장치의 작동상태에 대하여 도 3, 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 먼저, 도시하지 않은 웨이퍼 반송수단에 의해서 반 송된 복수, 예를 들면 50매의 웨이퍼(W)를 처리용기(10)의 용기본체(11) 위쪽으로 상승하는 웨이퍼 가이드(20)에 건네주고, 이어서, 웨이퍼 가이드(20)가 하강한 후, 용기 커버(12)가 폐쇄되어 웨이퍼(W)를 처리용기(10)내에 밀봉상태로 수용한다.
처리용기(10)내에 웨이퍼(W)를 수용한 상태에서 제일 먼저 에어공급수단(70)의 개폐밸브(76)가 개방됨과 동시에, 핫 에어 제너레이터(72)가 작동하고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 처리용기(10)내에 약 280℃로 가열된 핫 에어(3)가 공급되어 웨이퍼(W) 및 처리용기(10)의 분위기온도를 상온(25℃)에서 소정의 온도(예를 들면 80℃∼90℃)로 승온시킨다. 상기 소정의 온도는, 처리가 알맞게 이루어지는 온도범위내에서, 용매의 노점(露点)온도보다도 높고, 또한 용매의 증기 온도보다도 낮은 온도로 설정하는 것이 바람직하다.
다음에, 도 6에 나타낸 바와 같이, 오존 가스공급수단인 오존 가스생성수단 (41)의 작동으로 공급되는 산소(02)에 고주파전압을 인가하여 오존(03) 가스를 생성하는 동시에, 개폐밸브(49)를 개방하여, 오존 가스(2)를 처리용기(10)내에 공급함으로써, 웨이퍼(W) 및 처리용기(10)내의 분위기를 예비 가압한다. 이 때, 오존농도가 약 9vo1%(체적백분률)인 오존 가스(2)를 약 10리터/분 공급함으로써, 처리용기(10)내의 압력을 영(零)으로 조정된 대기압(0.lMPa)보다 높은 압력 0.01MPa∼ 0.03MPa로 할 수 있다. 이에 따라, 처리용기(10)내를 오존 가스(2)만의 분위기로 할 수 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 표면에 안정적인 산화막이 형성되어 금속부식을 방지할 수 있다.
처리용기(10)내의 예비가압을 소정시간(예를 들면 1∼2분)행한 후, 오존 가스공급수단 즉 오존 가스생성수단(41)을 작동한 상태에서, 수증기공급수단(30)을 작동시켜, 처리용기(10)내에 오존 가스(2)와 함께 수증기(1)를 공급하여, 수증기 (1)(용매의 증기)와 오존 가스(처리 가스)(2)의 반응으로 생긴 반응물질에 의해 웨이퍼(W)의 처리 즉 레지스트의 제거를 위한 처리를 행한다(도 3 참조). 이 때, 처리용기(10)내의 압력이 영으로 조정된 대기압(0.lMPa)보다 0.0lMPa∼0.03MPa 높은 압력으로 예비가압에 의해 유지되어 있기 때문에, 수분자에 대한 오존분자의 혼합량을 증가시켜 수산기 라디칼의 발생량을 늘릴 수 있다. 따라서, 오존 가스공급수단(40)이 산소(O2)만을 방전으로 오존화하는 오존 가스생성수단(41)을 사용하는 경우에 있어서도, 충분히 레지스트제거를 위한 처리를 할 수 있다. 또한, 높은 온도분위기내에서 오존을 이용한 처리를 할 수 있기 때문에, 처리능력의 향상을 도모할 수 있다.
처리를 소정시간(예를 들면 3∼6분), 레지스트의 종류에 따라서도 다르지만, 그 때의 처리용기(10)내의 압력을 예를 들어 영으로 조정된 대기압(0.lMPa)보다 0.05MPa 높은 압력으로서 처리를 한 후, 수증기공급수단(30)으로부터의 수증기 공급을 정지하는 동시에, 오존 가스생성수단(41)의 작동을 정지하고, 기본가스의 산소(O2)만을 처리용기(10)내에 공급하여, 처리용기(10)내의 급격한 감압을 방지한다(도 7 참조). 따라서, 처리용기(10)내의 수증기가 결로하여, 그 물방울이 웨이퍼 (W)에 부착하는 것을 방지할 수 있다.
산소의 공급을 소정시간(예를 들면 1분) 행한 후, 산소의 공급을 정지하고, 이어서, 강제배기기구(56)를 작동시켜, 처리용기(10)내에 잔류하는 수증기 및 오존 가스를 강제적으로 배기하여, 처리를 종료한다(도 8 참조). 이 때, 개폐밸브(92)를 개방하여, 처리용기(10)의 하부에 고인 액체를 배액한다.
그 후, 승강기구(15)를 작동시켜, 용기커버(12)를 상승시키고, 용기본체(11)의 반입·반출구(14)를 개방한 후, 웨이퍼 가이드(20)를 상승시켜, 웨이퍼(W)를 처리용기(10)의 위쪽으로 반출한다. 그리고, 도시하지 않은 웨이퍼반송수단으로 웨이퍼(W)를 받아 넘겨, 웨이퍼(W)를 다음의 순수한 물 등의 세정처리부로 반송하며, 세정처리부에서 레지스트를 씻어 낸다.
따라서, 상기 기판처리에 의하면, 배선공정이 있는 웨이퍼(W)의 레지스트제거, 금속부식의 방지 및 파티클의 방지는 물론, 배선공정을 갖지 않은 그 밖의 웨이퍼(W)의 레지스트 제거, 금속부식의 방지 및 파티클의 방지에도 적용할 수 있는 것이다.
도 9는 본 발명에 관한 기판처리장치의 제 2 실시형태를 나타내는 주요부단면도이다. 상기 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 레지스트 제거, 금속부식의 방지 및 파티클을 방지하기 위해서 처리 가스공급수단인 오존 가스공급수단(40)이, 산소(02)만을 방전에 의해서 오존화하는 경우에 대하여 설명하였다. 제 2 실시형태는 처리 가스공급수단인 오존 가스공급수단(40)의 오존 가스생성수단(41)에, 산소(O2)를 공급함과 동시에, 질소(N2)를 공급하여, 오존가스화의 효율을 향상시킴과 동시에, 질 소의 공급량을 제어하여 웨이퍼(W)의 레지스트 제거와 함께, 금속 에칭량의 제어를 가능하게 한 경우이다.
즉, 제 2 실시형태는 처리 가스공급수단인 오존 가스공급수단(40A)의 오존 가스생성수단(41A)에 산소를 공급하는 산소공급관로(200)와는 별도로, 질소를 공급하는 질소 가스공급관로(201)를 접속하여, 이 질소 가스공급관로(201)에 설치되는 질소 가스유량조정밸브(202)를 제어수단인 CPU(100)에 접속하여[질소 가스유량조정밸브(202)와 CPU(100)가「질소 가스량 컨트롤러」를 구성하고 있다], CPU(100)로부터의 제어신호에 기초하여 질소 가스유량조정밸브(202)를 제어하고, 오존 가스(2)중에 함유되는 질소의 함유량을 조정가능하게 한 경우이다.
이와 같이 오존 가스생성수단(41A)에 산소와 함께 질소를 공급함으로써, 오존 가스생성수단(41A)의 방전전극(45,46)에 부착한 산소분자를 질소분자로 분해하여 오존 가스의 생성효율을 높일 수 있다. 또한 오존 가스(2)중에 함유된 질소가 웨이퍼(W)의 금속 예를 들면 알루미늄(Al)이나 텅스텐(W)등에 접촉함으로써 이들 금속을 에칭할 수 있다. 또한 질소의 공급량을 제어하는 것으로, 금속의 에칭량을 제어할 수가 있다. 따라서 배선공정을 갖지 않는 웨이퍼(W)의 레지스트 제거 및 금속 에칭처리에 적합하다.
또, 상기 설명에서는 오존 가스생성수단(41A)에 질소(N2)를 공급하여 오존 가스중의 질소(N2)량을 제어하고 있지만, 도 9에 2점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 처리용기(10)에 질소 가스공급관로(203)를 접속함과 동시에, 질소 가스공급관로에 설 치된 질소 가스유량조정밸브(202A)를 제어수단인 CPU(100)에 의해서 제어하여, 직접 처리용기(10)의 처리실(10a)내에 질소(N2)를 공급하도록 하여도 좋다.
또, 제 2 실시형태에 있어서, 그 밖의 부분은 상기 제 1 실시형태와 동일하기 때문에, 동일부분에는 동일부호를 붙이고, 설명은 생략한다.
또, 상기 제 2 실시형태에서는 질소의 공급량을 제어하여 웨이퍼(W)의 레지스트 제거와 함께, 금속 에칭량의 제어를 하는 경우에 대하여 설명하였지만, 질소의 공급량을 제어하여 산화막의 성장을 억제할 수도 있다. 즉, 도 1에 나타낸 처리공정에서의 제 1 레지스트 제거공정[도 1(D) 참조]에 본 발명의 처리방법을 적용함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 화학적인 산화막이 성장하는 것을 억제할 수 있어, 얇은 산화막의 막두께의 균일화 및 막질의 향상을 도모할 수 있도록 할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는 피처리기판이 웨이퍼(W)인 경우에 대하여 설명하였지만, 피처리기판은 반드시 웨이퍼(W)일 필요는 없고, 예를 들면 레지스트도포되는 것이나 금속피막을 갖는 것이면, 예컨대 LCD용 기판이나 CD 등의 기판이더라도 좋다.
[실시예]
실시예 1
오존 가스에 질소(N2)를 포함시킨 경우와, 오존 가스에 질소(N2)를 포함시키지 않은 경우의 금속의 에칭레이트를 조사하기 위해서 이하의 조건으로 실험을 하였다.
실험조건
A) 시료금속 : 알루미늄(Al), 동(Cu), 텅스텐(W)
B) 처리조건
1) 오존 가스에 질소(N2)를 포함시킨 경우
·압력 : 14.7[kPa]
·웨이퍼온도 : 80[℃]
·수증기온도 : 100[℃]
·처리시간 : 5[min]
2) 오존 가스에 질소(N2)를 포함시키지 않은 경우
·압력 : 980.7[kPa]
·웨이퍼온도 : 80[℃]
·수증기온도 : 124[℃]
·처리시간 : 5 [min]
상기 조건으로 실험을 행한 바, 도 10에 나타낸 바와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
예컨대, 알루미늄(Al)에서는, 오존 가스에 질소(N2)를 포함시킨 경우의 에칭 레이트가 86.38[Å/min]이지만, 오존 가스만인 경우는 거의 에칭되지 않고, -1.06[Å/min]이었다. 또한 동(Cu)에 있어서는, 오존 가스에 질소(N2)를 포함시킨 경우의 에칭 레이트는 100[Å/min]이상이지만, 오존 가스만의 경우는, 22.28[Å/min]이었 다. 또한 텅스텐(W)의 경우의 에칭 레이트는 45.82[Å/min]이지만, 오존 가스만의 경우는, 3.32[Å/min]이었다.
상기 실험 결과, 오존 가스에 질소(N2)를 포함시킨 경우, 알루미늄(Al), 동(Cu)이나 텅스텐(W)등의 금속을 대폭 에칭할 수 있는 것을 알았다. 따라서, 질소(N2)의 함유량 즉 압력, 온도 등의 조건을 적절히 바꿈(제어)으로써 상기 금속의 에칭량을 제어할 수 있다.
실시예 2
오존 가스중의 질소(N2)의 첨가량(함유량)에 의한 레지스트 제거처리에 있어서의 처리전과 처리후의 화학적 산화막의 성장량을 조사하기 위해서 이하의 조건으로 실험을 하였다.
실험조건
오존 가스 : 10리터/분(N2첨가, N2무첨가)
수증기 : 120℃
웨이퍼온도 : 90℃
압력 : 0.05MPa (대기압 0.1MPa에서 영으로 조정)
오존 가스/수증기의 공급시간 : 5분
N2 공급량 : 0.08 리터/분
상기 조건으로 실험을 행한 바, 표 1에 나타내는 바와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
표 1
처리전의 산화막의 막두께 처리후의 산화막의 막두께 산화막의 성장량
N2첨가 오존 가스로 처리 3.35Å 16.90Å 13.55Å
N2무첨가 오존 가스로 처리 3.70Å 11.23Å 7.54Å
상기 실험 결과, N2 첨가 오존 가스(O3 농도 10%)로 레지스트제거 처리를 하는 경우에는, 처리전의 산화막의 막두께가 3.35Å이지만, 처리후의 산화막의 막두께는 16.90Å이고, 산화막의 성장량이 13.55Å이었다. 이에 대하여, N2무첨가의 오존 가스(O3농도 4%)로 레지스트제거 처리를 하는 경우에는, 처리전의 산화막의 막두께가 3.70Å이고, 처리후의 산화막의 막두께는 11.23Å이고, 산화막의 성장량이 7.54Å이었다.
따라서, N2 무첨가의 오존 가스로 레지스트제거 처리를 하는 것에 의해, N2 첨가 오존 가스로 레지스트제거 처리를 하는 경우에 비해서, 산화막의 성장량을 13.55-7.54= 6.01(Å) 억제할 수 있는 것을 알았다.
통상, 예를 들어 화로에 의해서 형성되는 도 1E의 얇은 산화막 OX2는, 10Å∼15Å 정도가 요구되지만, 상술한 바와 같이 N2 첨가 오존가스로 처리를 하면, 처리후의 산화막두께가 16.90Å로 되어, 요구되는 막두께의 최대치 15Å를 넘어 버린다. 그러나, N2 무첨가의 오존 가스로 처리를 한 경우, 처리후의 산화막두께는, 11.23Å에서 요구막두께의 범위내이기 때문에, 더욱 화로에 의해서 상기 막질이 높 고(밀도가 높고), 또한 막두께가 균일한 얇은 산화막을 형성할 수 있다.
상기 실험에서는, N2공급량이 0.08리터/분과 0(영)인 경우에 대하여 설명하였지만, 그 밖의 N2 공급량에 기초한 레지스트제거 처리의 전후의 산화막의 막두께를 실험에 의해 구하고, 또한 그 밖의 조건의 실험 데이터 등을 구하여, 그 데이터를 미리 제어수단인 CPU(100)에 기억시켜 두면, 레지스트제거 처리에 있어 산화막의 성장의 억제를 임의로 제어할 수 있다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 상기한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
1) 본 발명에 의하면, 처리용기내에 수용된 피처리기판에 처리가스를 공급하여 피처리기판을 처리하기 전에, 처리용기내에 처리 가스를 공급하여 피처리기판의 주위분위기를 가압함으로써 처리용기내의 분위기를 처리 가스분위기로 치환함과 동시에, 처리용기내를 예비가압할 수 있고, 따라서 피처리기판이 처리 가스 이외의 가스 등에 접촉할 우려가 없기 때문에, 금속오염이나 파티클의 발생을 방지할 수 있다. 또한 다음에 처리용기내에 공급되는 용매의 증기와 처리 가스와의 반응속도를 높여 처리효율의 향상을 도모할 수 있다.
2) 본 발명에 의하면, 처리용기내의 분위기를 처리 가스분위기로 치환함과 동시에, 처리용기내를 예비가압한 상태로, 처리용기내에 공급되는 용매의 증기와 처리 가스에 의해서 피처리기판을 처리한 후, 용매의 증기 공급을 정지함과 동시 에, 처리 가스의 생성을 정지하여, 처리 가스의 기본가스를 처리용기내에 공급함으로써, 처리용기내의 급격한 감압을 억제하여 용매증기가 결로하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 1)에 더하여 더욱 피처리체에 액체방울이 부착하는 것을 방지할 수 있어, 생산수율의 향상을 도모할 수 있다.
3) 본 발명에 의하면, 처리용기내의 분위기를 처리 가스분위기로 치환함과 동시에, 처리용기내를 예비가압한 상태로, 처리용기내에 공급되는 용매의 증기와 처리 가스에 의해서 피처리기판을 처리한 후, 용매의 증기 공급을 정지함과 동시에, 처리 가스의 생성을 정지하고, 처리 가스의 기본가스를 처리용기내에 공급함에 의해, 처리용기내가 급격한 감압을 억제하여 용매증기가 결로하는 것을 억제하고, 그 후, 기본가스의 공급을 정지함과 동시에, 처리용기내의 분위기가스를 배기할 수 있다. 따라서, 상기 1), 2) 에 더하여 더욱 피처리기판에 금속오염이나 파티클을 발생시키지 않고, 용매의 증기와 처리 가스에 의해서 피처리기판을 연속적으로 처리할 수 있어, 처리효율의 향상을 도모할 수 있다.
4) 본 발명에 의하면, 처리용기내에 처리 가스를 공급하기 전에, 피처리기판을 소정의 온도로 조정함으로써, 피처리기판을 소정온도로 온도조정한 후, 피처리기판에 용매의 증기를 공급할 수 있기 때문에, 상기 1)∼3) 에 더하여 피처리기판의 표면에 확실히 고밀도의 용매분자의 층을 형성할 수 있어, 반응물질량을 다량으로 발생시켜 처리효율의 향상을 도모할 수 있다.
5) 본 발명에 의하면, 처리용기내에 수용된 피처리기판에 용매증기와 오존 가스를 공급하여 피처리기판을 처리하기 전에, 처리용기내에 오존 가스를 공급하여 피처리기판의 주위분위기를 가압함으로써, 처리용기내의 분위기를 오존 가스분위기로 치환함과 동시에, 처리용기내를 예비가압할 수 있다. 따라서 피처리기판이 오존 가스 이외의 가스 등에 접촉할 우려가 없기 때문에, 금속오염이나 파티클의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 다음에 처리용기내에 공급되는 용매의 증기와 오존 가스와의 반응속도를 높여 처리효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 질소 가스의 공급량을 제어함으로써 금속의 에칭량을 제어할 수 있다. 따라서, 배선공정을 갖지 않는 피처리기판의 처리에 적합하다. 또, 질소 가스의 공급량을 억제함으로써 피처리기판의 표면에 형성되는 산화막의 성장을 억제할 수 있다. 따라서, 금속배선의 유무에 관계없이 파티클이나 콘터미네이션의 발생을 방지할 수 있는 동시에, 얇은 산화막을 형성하는 경우의 막두께의 균일화 및 막질의 향상을 도모할 수 있다.

Claims (16)

  1. 밀폐된 처리용기내에 수용된 피처리기판에 오존 가스를 공급하여, 피처리기판을 처리하는 기판처리방법으로서,
    상기 처리용기내에 상기 오존 가스를 공급하여 상기 피처리기판의 주위분위기를 오존가스만의 분위기로 가압하는 공정과,
    상기 처리용기내에 용매의 증기를 공급함과 동시에, 상기 오존 가스를 공급하는 공정과,
    상기 용매의 증기 공급을 정지함과 동시에, 오존 가스의 생성을 정지하여, 오존 가스의 원료가스인 산소가스를 처리용기내에 공급하는 공정을 가진 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 산소가스의 공급을 정지함과 동시에, 처리용기내의 분위기 가스를 배기하는 공정을 더욱 가지는 기판처리방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 처리용기내에 오존 가스를 공급하기 전에, 피처리기판의 온도를 조정하는 공정을 더욱 가지는 기판처리방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 피처리기판의 온도를 조정하는 공정시에, 피처리기 판에 온도조정된 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 용매의 증기는 수증기인 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 오존 가스 및 수증기를 공급하여 피처리기판을 처리하는 공정시에, 상기 처리용기내에 질소 가스를 공급함과 동시에, 해당 질소 가스의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 피처리기판은, 금속의 배선이 이루어져 있는 반도체기판인 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  9. 밀폐된 처리용기내에 수용된 피처리기판에 오존 가스를 공급하여, 피처리기판을 처리하는 기판처리장치로서,
    상기 처리용기내에 오존 가스를 공급하는 오존 가스공급계와, 상기 처리용기내에 용매의 증기를 공급하는 용매증기공급계와, 상기 처리용기내에 공급되는 오존 가스 및 용매증기의 공급을 제어함과 동시에, 처리 전에 상기 처리용기내를 오존가스의 분위기로 가압할 오존가스의 공급을 제어하는 중앙 컨트롤러와,
    상기 처리용기내에 질소 가스를 공급하는 질소 가스공급관로와,
    상기 처리용기 내에 상기 오존가스와 상기 용매증기가 공급되고 있을 때에 상기 질소 가스공급관로의 질소 가스량을 제어하는 질소 가스량 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 용매의 증기는 수증기인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 질소 가스량 컨트롤러는, 질소 가스유량조정밸브를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 처리용기내의 분위기를 배기하는 내부 배기계와, 상기 배기계의 배기량을 조정하는 배기량조정계를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 오존 가스공급계는, 상기 오존 가스공급계에 포함되는 오존 가스 제너레이터의 작동 또는 정지에 의해 오존 가스 또는 오존 가스의 원료가스인 산소가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 오존 가스 제너레이터와 상기 처리용기를 접속하는 오존 가스공급관로와, 상기 처리용기내에 수증기를 공급하는 수증기공급관로를 더 가지며,
    상기 오존 가스 제너레이터에는,
    질소 가스유량조정밸브를 가지며, 질소 가스를 유량제어할 수 있게 공급하는 질소 가스공급관로와, 산소를 공급하는 산소공급관로가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 처리용기는, 피처리기판을 수용할 수 있는 용기본체와, 상기 용기본체의 상단부에 설치된 피처리기판의 반입·반출구를 개방 또는 폐쇄하는 용기커버와,
    상기 용기커버가 상기 용기본체의 반입·반출구를 폐쇄하였을 때의 상기 용기커버와 상기 용기본체 사이의 틈새를 밀봉하는 시일부재를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 질소 가스유량조정밸브를 가지는 질소 가스공급관로는, 상기 오존 가스 제너레이터에 접속되는 대신에, 상기 처리용기에 직접 질소 가스를 공급할 수 있게 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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