KR100766844B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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겐지 세키구치
노리타카 우치다
사토루 다나카
히로키 오노
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동경 엘렉트론 주식회사
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Abstract

본 발명에 의한 기판 처리 장치는 기판(W)을 유지하여 이를 회전시키는 스핀척(3)을 구비한다. 스핀척에 의해 회전되는 기판에 대하여 처리액을 공급하는 처리액 공급 시스템(11,…)이 마련된다. 또한, 기판에 대하여, 처리액보다도 휘발성이 높은 건조용 유체를 공급하는 유체 노즐(12)과, 기판에 대하여 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 노즐(13)이 마련된다. 불활성 가스 노즐이 유체 노즐보다도 기판의 회전 중심(Po)에 가까워지도록 유지하면서, 이들의 노즐(12, 13)을 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측으로 향해 이동시키는 노즐 이동 기구(15, 52,…)가 마련된다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 예컨대 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여 처리액에 의한 액처리, 세정 처리 등을 행한 후, 이 기판을 건조하는 기술에 관한 것이다.
예컨대 반도체 디바이스의 제조 프로세스에서는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)를 스핀척에 의해 유지하고, 처리액을 공급하여 세정하는 처리 장치가 이용되고 있다. 이러한 장치를 이용한 세정 공정에서는 웨이퍼에 순수 등의 처리액을 공급한 후, 웨이퍼를 회전시켜 원심력에 의해 액적을 제거함으로써 건조하는 처리가 행해지고 있다.
종래, 웨이퍼를 건조하는 방법으로서, 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼에 IPA(이소프로필알콜) 증기를 분사하거나, 안개형의 IPA를 분사하거나, IPA액을 공급하는 등의 방법이 있다. 또한, 웨이퍼의 회전 중심으로부터 반경 방향 외측을 향해 이동하는 노즐로부터 웨이퍼에 대해 순수를 공급하면서, 순수의 공급 위치보다 회전 중심에 가까운 위치에서 IPA 증기를 분사함으로써, 웨이퍼를 건조하는 방법도 있다(일본 특허 공개 평 제11-233481호 공보, 일본 특허 공개 제2003-197590호 공보). 나아가, 동일하게 순수를 공급하면서, 순수의 공급 위치보다 회전 중심에 가 까운 위치에서 불활성 가스를 분사함으로써, 웨이퍼를 건조하는 방법도 제안되고 있다(일본 특허 공개 제2001-53051호 공보).
그러나, 이들의 처리 방법으로 IPA 등의 건조용 처리액을 공급하면서 웨이퍼를 건조하는 경우, 처리액의 사용량이 많다는 문제가 있다.
본 발명은 IPA 등의 건조용 처리액의 사용량을 저감하더라도 충분히 기판을 건조시킬 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 그와 같은 처리 방법을 실행하는 프로그램을 저장한 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면,
처리액에 의해 기판을 처리하는 액처리 공정과,
상기 처리액이 부착된 기판을 회전시키면서, 이 기판에 대하여 상기 처리액보다도 휘발성이 높은 건조용 유체와, 불활성 가스를 공급하여 기판을 건조하는 건조 공정을 포함하며,
상기 건조 공정에서, 기판에 대한 상기 불활성 가스의 공급 위치가 기판에 대한 상기 유체의 공급 위치보다도 기판의 회전 중심에 가까워지도록 유지하면서, 상기 유체의 공급 위치 및 상기 불활성 가스의 공급 위치를 상기 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측을 향해 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이 제공된다.
이 방법에서는, 기판에 대한 상기 처리액의 공급 위치가 기판에 대한 상기 유체의 공급 위치보다도 기판의 회전 중심으로부터 멀어지도록 유지하면서, 상기 처리액의 공급 위치를 기판의 회전 중심에 대해 반경 방향 외측을 향해 이동시키면서, 상기 처리액을 기판에 대해 공급함으로써, 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측을 향해 상기 액처리 공정과 상기 건조 공정을 연속적으로 행하는 것이 바람직하다.
또한, 이 방법에서는, 기판에 대한 상기 불활성 가스의 공급 위치를 기판에 대한 상기 유체의 공급 위치보다도 기판의 회전 방향 전방에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 건조 공정은 상기 액처리 공정보다도 상기 기판 주위의 습도를 저하시킨 상태로 행하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명에 따르면,
기판을 유지하여 이를 회전시키는 스핀척과,
이 스핀척에 의해 회전되는 기판에 대하여 처리액을 공급하는 처리액 공급 시스템과,
상기 기판에 대하여 상기 처리액보다도 휘발성이 높은 건조용 유체를 공급하는 유체 노즐과,
상기 기판에 대하여 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 노즐과,
상기 불활성 가스 노즐이 상기 유체 노즐보다도 상기 기판의 회전 중심에 가까워지도록 유지하면서, 상기 유체 노즐 및 상기 불활성 가스 노즐을 상기 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측을 향해 이동시키는 노즐 이동 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치가 제공된다.
이 장치에서는, 상기 노즐 이동 기구에 의한 각 노즐의 이동 방향과 직교하는 방향(여기서는, 특히 기판 표면과 평행한 방향을 말함)에서, 상기 불활성 가스 노즐의 개구 치수가 상기 유체 노즐의 개구 치수보다도 커지고 있는 것이 바람직하다.
상기 처리액 공급 시스템은 상기 기판에 상기 처리액을 공급하는 처리액 노즐과, 상기 처리액 노즐이 상기 유체 노즐보다도 상기 기판의 회전 중심으로부터 멀어지도록 유지하면서, 상기 처리액 노즐을 상기 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측을 향해 이동시키는 노즐 이동 기구를 포함하도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 스핀척으로 유지된 기판 주위의 습도를 조절하는 습도 조절 기구를 포함하는 것이 더 바람직하다.
상기 건조용 유체는 예컨대 IPA액, 물로 희석한 IPA 용액, IPA액의 미스트, 물로 희석한 IPA 용액의 미스트, IPA 증기 및 물로 희석한 IPA 용액의 증기로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 즉, 본 발명에서 「처리액보다도 휘발성이 높은 건조용 유체」란, 처리액보다도 휘발성이 높은 액체 외에, 그와 같은 액체의 증기도 포함하는 개념이다.
상기 처리액은 예컨대 순수 등의 린스액이다.
또한, 본 발명에 따르면,
처리액에 의해 기판을 처리하는 액처리 공정과,
상기 처리액이 부착된 기판을 회전시키면서, 이 기판에 대하여, 상기 처리액보다도 휘발성이 높은 건조용 유체와, 불활성 가스를 공급하여 기판을 건조하는 건조 공정을 포함하며,
상기 건조 공정에서, 기판에 대한 상기 불활성 가스의 공급 위치가 기판에 대한 상기 유체의 공급 위치보다도 기판의 회전 중심으로 가까워지도록 유지하면서, 상기 유체의 공급 위치 및 상기 불활성 가스의 공급 위치를 상기 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측을 향해 이동시키는 기판 처리 방법을 실행하는 프로그램을 저장한 기억 매체가 제공된다.
이 기억 매체에 있어서는, 상기 기판 처리 방법에서, 기판에 대한 상기 처리액의 공급 위치가 기판에 대한 상기 유체의 공급 위치보다도 기판의 회전 중심으로부터 멀어지도록 유지하면서, 상기 처리액의 공급 위치를 기판의 회전 중심에 대해 반경 방향 외측을 향해 이동시키면서, 상기 처리액을 기판에 대해 공급함으로써, 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측을 향해 상기 액처리 공정과 상기 건조 공정을 연속적으로 행하는 기판 처리 방법을 실행하는 프로그램을 저장하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기판에 IPA 용액 등의 건조용 유체와 질소 가스를 동시에 공급함으로써, 기판을 효율적으로 건조시킬 수 있다. 즉, 질소 가스에 의해 건조를 촉진시킴으로써, 건조용 유체의 사용량을 억제하여 저비용을 도모하는 것이 가능하다. 또한, 기판의 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한, 기판 표면의 워터마크의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 기판 처리 장치의 일실시 형태를 도시하는 모식도.
도 2는 도 1에 도시된 기판 처리 장치의 주요부를 도시하는 수평 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 기판 처리 장치에서의 유체 노즐과 불활성 가스 노즐의 동작을 설명하기 위한 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 기판 처리 장치의 또 하나의 실시 형태에서의 처리액 노즐과 유체 노즐과 불활성 가스 노즐의 동작을 설명하기 위한 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 기판 처리 장치의 다른 실시 형태에서의 유체 노즐과 불활성 가스 노즐의 동작을 설명하기 위한 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 기판 처리 장치의 다른 실시 형태에서의 유체 노즐과 불활성 가스 노즐의 배치 관계를 설명하기 위한 평면도.
도 7은 본 발명에 의한 기판 처리 장치의 다른 실시 형태에서의 유체 노즐과 불활성 가스 노즐의 개구 치수(형상)의 차이를 설명하기 위한 사시도.
도 8은 본 발명에 의한 기판 처리 장치의 다른 실시 형태를 도시하는 모식도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 기판으로서 대략 원판형인 웨이퍼(W)의 표면을 세정 처리하는 기판 처리 장치에 기초하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)의 처리 용기(2) 내에는 웨이퍼(W)를 대략 수평으로 유지하여 이것을 회전시키는 스핀척(3)이 구비되어 있다. 또한, 웨이퍼(W)에 약액을 공급하는 약액 노즐(5)과, 이 노 즐(5)을 지지하는 제1 지지 아암(6)이 구비되어 있다. 또한, 처리액으로서 린스액을 공급하는 처리액 노즐(11), 린스액보다 휘발성이 높은 건조용 유체를 공급하는 유체 노즐(12) 및 불활성 가스로서 질소(N2) 가스를 공급하는 불활성 가스 노즐(13)과, 이들 노즐(11, 12, 13)을 지지하는 제2 지지 아암(15)이 구비되어 있다. 또한, 기판 처리 장치(1)의 각부를 제어하는 CPU를 포함하는 제어기(16)가 구비되어 있다.
스핀척(3)의 상부에는 3개의 유지 부재(18)가 마련되어 있고, 이들 유지 부재(18)를 웨이퍼(W)의 주연부 3개소에 각각 접촉시켜 웨이퍼(W)를 유지하도록 되어 있다. 스핀척(3)의 하부에는 수직 회전축을 통해 스핀척(3)을 회전시키는 모터(20)가 부착되어 있다. 이 모터(20)로 스핀척(3)을 회전시킴으로써 웨이퍼(W)의 중심(Po)을 회전 중심으로 하여 웨이퍼(W)를 스핀척(3)과 일체적으로 대략 수평면 내에서 회전시키도록 되어 있다. 모터(20)의 구동은 제어기(16)에 의해 제어된다.
제1 지지 아암(6)은 스핀척(3)에 지지된 웨이퍼(W)의 위쪽에 배치되어 있다. 제1 지지 아암(6)의 기단부는 대략 수평으로 배치된 가이드 레일(31)을 따라서 자유자재로 이동할 수 있도록 지지되어 있다. 또한, 가이드 레일(31)을 따라 제1 지지 아암(6)을 이동시키는 구동 장치(32)가 구비되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 구동 장치(32)의 구동에 의한 제1 지지 아암(6)의 이동에 따라, 약액 노즐(5)이 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)에 대하여 반경 방향으로, 웨이퍼(W)의 외측까지 수평으로 이동할 수 있게 되어 있다. 구동 장치(32)의 구동은 제어기(16)(도 1)에 의해 제어된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 약액 노즐(5)은 제1 지지 아암(6)의 선단에 고정된 승강 기구(35)로부터 아래쪽으로 돌출하는 승강축(36)의 하단에 부착되어 있다. 승강축(36)은 승강 기구(35)에 의해 자유자재로 승강할 수 있도록 되어 있고, 이에 따라, 약액 노즐(5)이 임의의 높이로 승강되게 되어 있다. 승강 기구(35)의 구동은 제어기(16)에 의해 제어된다. 약액 노즐(5)에 접속된 약액 공급로(37)에는 개폐 밸브(38)가 도중에 설치되어 있다. 개폐 밸브(38)의 동작은 제어기(16)에 의해 제어된다.
제2 지지 아암(15)은 스핀척(3)에 지지된 웨이퍼(W)의 위쪽에 배치되어 있다. 제2 지지 아암(15)의 기단부는 대략 수평으로 배치된 가이드 레일(51)을 따라 자유자재로 이동할 수 있도록 지지되어 있다. 또한, 가이드 레일(51)을 따라서 제2 지지 아암(15)을 이동시키는 구동 장치(52)가 구비되어 있다. 이에 의해, 처리액 노즐(11), 유체 노즐(12) 및 불활성 가스 노즐(13)을 수평 방향으로 이동시키는 노즐 이동 기구가 구성되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 구동 장치(52)의 구동에 의한 제2 지지 아암(15)의 이동에 따라, 처리액 노즐(11), 유체 노즐(12) 및 불활성 가스 노즐(13)이 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)에 대하여 반경 방향으로, 웨이퍼(W)의 외측까지 수평으로 이동할 수 있게 되어 있다. 구동 장치(52)의 구동은 제어기(16)(도 1)에 의해 제어된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제2 지지 아암(15)의 선단에는 승강축(54)을 구비 한 승강 기구(55)가 고정되어 있다. 승강축(54)은 승강 기구(55)의 아래쪽으로 돌출하도록 배치되어 있고, 이 승강축(54)의 하단에 처리액 노즐(11), 유체 노즐(12) 및 불활성 가스 노즐(13)이 부착되어 있다. 승강축(54)은 승강 기구(55)의 구동에 의해 신축하고, 이에 따라 처리액 노즐(11), 유체 노즐(12) 및 불활성 가스 노즐(13)이 임의의 높이에 승강되도록 되어 있다. 승강 기구(55)의 구동은 제어기(16)에 의해 제어된다. 즉, 제어기(16)의 명령에 의해, 구동 장치(52)의 구동을 제어하여 제2 지지 아암(15), 처리액 노즐(11), 유체 노즐(12) 및 불활성 가스 노즐(13)을 수평 방향[노즐 이동 방향(D)]으로 이동시킴과 동시에, 승강 기구(55)의 구동을 제어하고, 처리액 노즐(11), 유체 노즐(12) 및 불활성 가스 노즐(13)의 상하 방향의 위치를 조절하도록 되어 있다.
도 3에도 도시한 바와 같이, 처리액 노즐(11), 유체 노즐(12) 및 불활성 가스 노즐(13)은 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)으로부터 약액 노즐(5)과는 반대측 반경 방향[노즐 이동 방향(D)]에 배열되도록 서로 인접하여 배치되어 있다. 즉, 노즐 이동 방향(D)을 따라 불활성 가스 노즐(13)이 유체 노즐(12)보다도 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)에 가깝게 되어, 처리액 노즐(11)이 유체 노즐(12)보다도 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)으로부터 멀어지도록 배치되어 있다.
처리액 노즐(11)은 린스액으로서 예컨대 순수(DIW) 등의 액체를 공급한다. 처리액 노즐(11)은 린스액 공급로(62)를 통해 린스액 공급원(61)에 접속되어 있다. 린스액 공급로(62)에는 개폐 밸브(63)가 도중에 설치되어 있다. 유체 노즐(12)로부 터 공급되는 건조용 유체로서는, 예컨대 IPA(이소프로필알콜)에 순수를 혼합하여 희석시킨 IPA 용액 등을 이용하면 좋다. 순수를 혼합하여 희석함으로써 IPA의 사용량을 더욱 저감할 수 있고, 경제적이다. 유체 노즐(12)은 유체 공급로(67)를 통해 건조용 유체 공급원(66)에 접속되어 있다. 유체 공급로(67)에는 개폐 밸브(68)가 도중에 설치되어 있다. 불활성 가스 노즐(13)은 질소 가스 공급로(72)를 통해 질소 가스 공급원(71)에 접속되어 있다. 질소 가스 공급로(72)에는 개폐 밸브(73)가 도중에 설치되어 있다. 또한, 제어기(16)에 의해 개폐 밸브(63, 68, 73)의 개폐 동작을 제어함으로써, 린스액, IPA 용액 및 질소 가스의 공급이 제어되도록 되어 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 기판 처리 장치(1)를 이용한 웨이퍼(W)의 처리 방법에 대하여 설명한다.
우선, 도시하지 않은 반송 아암에 의해 아직 세정되지 않은 웨이퍼(W)를 처리 용기(2) 내에 반입하여, 도 1에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)를 스핀척(3)에 유지한다. 웨이퍼(W)를 스핀척(3)에 건네줄 때에는, 도 2에 이점 쇄선으로 도시한 바와 같이, 제1 지지 아암(6) 및 제2 지지 아암(15)을 스핀척(3)의 외측에 위치하는 대기 위치로 후퇴시켜 놓는다.
웨이퍼(W)가 스핀척(3)에 유지되면, 도 1에 도시한 모터(20)의 구동에 의해 스핀척(3)을 회전시켜, 웨이퍼(W)의 회전을 시작하게 한다. 그리고, 약액에 의한 처리를 행하는 약품 처리 공정을 시작한다. 우선, 도 2에 일점 쇄선으로 도시한 바와 같이, 약액 노즐(5)이 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po) 상에 위치하도록 제1 지지 아 암(6)을 이동시킨다. 그리고, 회전하는 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)을 향해, 약액 노즐(5)로부터 약액을 공급한다. 회전 중심(Po)에 공급된 약액은 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 상면 전체로 확산된다. 이렇게 해서, 웨이퍼(W)의 상면에 약액의 액막이 형성된다.
약액 노즐(5)로부터의 약액 공급을 정지시키면, 제1 지지 아암(6)이 스핀척(3) 외측의 대기 위치로 복귀한다. 그 후, 소정 시간 방치함으로써, 약액의 액막에 의한 웨이퍼(W) 상면의 처리를 행한다.
다음으로, 웨이퍼(W)의 린스 처리를 행하는 액처리 공정을 실행한다. 우선, 도 2에 일점 쇄선으로 도시한 바와 같이, 처리액 노즐(11)이 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po) 상에 위치하도록 제2 지지 아암(15)을 이동시킨다. 그리고, 소정의 회전 속도로 회전하는 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)을 향해 처리액 노즐(11)로부터 린스액을 공급한다. 회전 중심(Po)에 공급된 린스액은 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 상면 전체로 확산된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 상면으로부터 약액이 씻겨져 제거되어, 웨이퍼(W)의 상면에 린스액의 액막이 형성된다.
웨이퍼(W)가 충분히 린스 처리되면, 처리액 노즐(11)로부터의 린스액의 공급을 정지하고, 건조 공정을 시작한다. 우선, 유체 노즐(12)로부터의 IPA 용액의 공급을 시작함과 동시에, 불활성 가스 노즐(13)로부터의 질소 가스의 공급을 시작한다. 그리고, 각 노즐(23, 13)로부터 IPA 용액과 질소 가스를 회전하는 웨이퍼(W)의 상면을 향해 공급하면서, 제2 지지 아암(15)을 노즐 이동 방향(D)으로 이동시킨다. 이에 따라, 도 3에 도시한 바와 같이, 웨이퍼의 상면에 대하여 유체 노즐(12)로부터의 IPA 용액의 공급 위치(Sf)와 불활성 가스 노즐(13)로부터의 질소 가스의 공급 위치(Sn)가 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)으로부터 반경 방향 외측을 향해 이동하도록 한다. 이것을 웨이퍼(W)를 회전시키면서 행함으로써 웨이퍼(W)의 상면 전체에 IPA 용액과 질소 가스를 분사할 수 있다.
또한, IPA 용액의 공급과 질소 가스의 공급은 동시에 시작하여도 좋다. 예컨대, 유체 노즐(12)이 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po) 위쪽으로 이동했을 때에 IPA 용액의 공급과 질소 가스의 공급을 시작함으로써, 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)으로부터 IPA 용액의 공급이 시작되고, 노즐 이동 방향(D)에 대하여 회전 중심(Po)으로부터 후방으로 조금 틀어진 위치에서, 질소 가스의 공급이 시작되도록 하여도 좋다. 또한, 질소 가스의 공급은 IPA 용액의 공급을 시작한 후, 불활성 가스 노즐(13)이 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po) 위쪽으로 이동했을 때에 시작하고, 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)으로부터 질소 가스의 공급이 시작되도록 하여도 좋다. 또한, IPA 용액 및 질소 가스의 공급을 모두 노즐 이동 방향(D)에 대하여 회전 중심(Po)으로부터 후방으로 조금 틀어진 위치에서 시작하여도 좋다.
웨이퍼(W)의 상면에 부착되어 있던 린스액은 IPA 용액이 공급됨으로써 씻겨지고, 또한 린스액에 혼합된 IPA의 휘발성에 의해 린스액의 증발이 촉진된다. 따라 서, IPA 용액을 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 상면에서 순수가 효율적으로 제거된다. 웨이퍼(W)의 상면에 공급된 IPA 용액은 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 외주측을 향해 흐른다. 또한, IPA 용액의 공급 위치(Sf)가 노즐 이동 방향(D)으로 이동하는 동안 질소 가스의 공급 위치(Sn)는 IPA 용액의 공급 위치(Sf)에 인접하면서, 이 공급 위치(Sf)보다도 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)에 가까워지도록 유지된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 상면에서 린스액을 IPA로 씻어낸 후, 즉시 질소 가스를 공급하여 건조를 촉진할 수 있다.
이와 같이 하여 웨이퍼(W)의 상면을 효율적으로 건조시킴으로써 IPA의 사용량을 억제하면서, 건조 속도를 빠르게 할 수 있다. 또한, 워터마크의 발생 원인인 산소 농도도 낮게 할 수 있기 때문에, 워터마크의 발생을 방지할 수 있다.
그리고, IPA 용액의 공급 위치(Sf)가 웨이퍼(W)의 주연부 위까지 왔으면, 유체 노즐(12)로부터의 IPA 용액의 공급을 정지시킨다. 또한, 질소 가스의 공급 위치(Sn)가 웨이퍼(W)의 주연부 위까지 왔으면, 불활성 가스 노즐(13)로부터의 질소 가스의 공급을 정지시킨다. 이렇게 해서, 건조 처리 공정이 종료된다. 또한, 질소 가스의 공급 위치(Sn)를 웨이퍼(W)의 주연부 위에서 일시 정지시키고, 잠시 동안 질소 가스를 주연부에 계속 공급하고 나서, 공급을 정지하도록 하여도 좋다. 이와 같이 함으로써, 보다 확실하게 건조시킬 수 있다.
건조 처리 후, 스핀척(3)의 회전을 정지시키고, 도시하지 않는 반송 아암을 처리 용기(2) 내에 진입시켜, 웨이퍼(W)를 스핀척(3)으로부터 수취하여, 처리 용 기(2)로부터 반출한다. 이렇게 해서, 기판 처리 장치(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 일련의 처리가 종료된다.
예컨대, 이상과 같은 기판 처리 방법을 실행하는 프로그램을 저장한 기억 매체(자기 기억 매체, 광학 기억 매체, 반도체 메모리 등)를 준비하고, 제어기(16)가 해당 이 기억 매체로부터 프로그램을 판독하여 이것을 실행하도록 구성할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 유체 노즐(12)에 의해 IPA 용액을 공급함으로써, 웨이퍼(W)에 부착된 처리액을 효율적으로 제거할 수 있다. 나아가, 불활성 가스 노즐(13)에 의해 질소 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(W)로부터 IPA 용액을 효율적으로 제거할 수 있다. 따라서, IPA 용액과 질소 가스를 동시에 공급함으로써, 웨이퍼(W)를 효율적으로 건조시킬 수 있다. 또한, 질소 가스를 이용하여 건조를 촉진할 수 있기 때문에, IPA 용액의 사용량을 억제하는 것이 가능하다. 따라서, IPA의 사용량을 저감함으로써, 저비용을 도모할 수 있다. 또한, 건조 효율이 좋기 때문에, 웨이퍼(W)의 건조 처리 시간을 단축할 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시하는 본 발명의 다른 실시 형태에 대해 설명한다. 이 실시 형태는 웨이퍼(W)에 대한 질소 가스의 공급 위치(Sn)[불활성 가스 노즐(13)]가, 웨이퍼(W)에 대한 IPA 용액의 공급 위치(Sf)[유체 노즐(12)]보다도 웨이퍼(W)의 회전 방향 전방으로 위치하도록 한 것이다. 또한, 도 6에 있어서는, 각 노즐(12, 13)로부터의 IPA 용액 및 질소 가스의 공급 영역을 각각 파선의 원(Af, An)으로 나타내고, 각 공급 영역(Af, An)의 중심을 각각 공급 위치(Sf, Sn)라고 하고 있다. 이 경우, 각 공급 위치(Sf, Sn)와 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)을 연결하는 직선을 각각 Lf, Ln이라고 하면, 직선 Ln은 직선 Lf로부터 웨이퍼(W)의 회전 방향으로 90도 미만의 각도(θn)만큼 틀어져 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 반경 방향뿐만 아니라 회전 방향에서도, 항상 IPA 용액에 계속하여 질소 가스가 공급되도록 할 수 있다.
다음으로, 도 7에 도시하는 본 발명의 다른 실시 형태에 대해 더 설명한다. 이 실시 형태는 노즐 이동 방향(D)과 직교하는 방향[여기서는, 특히 웨이퍼(W) 표면과 평행한 방향을 말함]에 있어서, 불활성 가스 노즐(13')의 개구 치수(Bn)가 유체 노즐(12)의 개구 치수(Bf)보다도 크다. 구체적으로는 유체 노즐(12)이 원형 개구(12a)를 갖고 있는 데 비해, 불활성 가스 노즐(13')은 긴변의 길이가 원형 개구(12a)의 직경보다도 큰 직사각형 개구(13a)를 갖고 있다. 이에 따라, 노즐 이동 방향(D)과 직교하는 방향에서는, 불활성 가스의 공급 영역(An)의 치수(Bn)도, IPA 용액의 공급 영역(Af)의 치수(Bf)보다 크다. 이에 따라, IPA 용액을 질소 가스에 의해 보다 효과적으로 씻어낼 수 있고, 건조 공정을 보다 효율적으로 행할 수 있다.
다음으로, 도 8에 도시하는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 이 실시 형태는 스핀척(3)에 유지된 웨이퍼(W) 주위의 습도를 조절하는 습도 조절 기구를 더 구비한 것이다. 이 습도 조절 기구는 예컨대 도 8에 도시한 바와 같이 처리 용기(2)의 천장에 부착된 습도 조절기(85)에 의해 구성하여도 좋고, 처 리 용기(2) 내에 건조한 불활성 가스를 공급하면서 처리 용기(2)내를 배기시키도록 구성하여도 좋다. 그리고, 습도 조절 기구에 의해 건조 공정을 약품 처리 공정이나 액처리 공정보다도 웨이퍼(W) 주위의 습도를 저하시킨 상태(예컨대 상대 습도 약25%)로 행한다. 이에 따라, 건조 공정에서 웨이퍼(W) 상에 공급된 IPA 용액 중에 주위의 수분이 용해되는 것을 억제함으로써, 건조 후의 웨이퍼(W)에 파티클이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 적합한 실시 형태를 나타냈지만, 본 발명은 여기서 설명한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대, 기판은 반도체 웨이퍼에 한하지 않고, 그 밖의 LCD 기판용 유리나 CD기판, 프린트 기판, 세라믹 기판 등이라도 좋다.
또한, 약액 노즐(5)로부터 공급하는 약액에 의해 웨이퍼(W)를 약품 처리한 후에 처리액에 의해 세정하는 경우에 대해 설명했지만, 웨이퍼(W)의 세정 방법은 이러한 것에 한정되지 않는다. 예컨대, 브러시나 스펀지 등의 스크러버(scrubber)를 웨이퍼(W)에 접촉시켜 스크러빙 세정하는 구성으로 한 기판 처리 장치에도 본 발명을 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 예컨대 레지스트 제거 처리, 에칭 잔사(殘渣)를 제거하는 처리 등, 여러 처리를 행하는 기판 처리 장치에 적용할 수 있다. 예컨대, 레지스트 제거 처리용 약액을 공급하는 노즐을 구비하여, 레지스트 제거 처리를 행한 후에, 실시 형태에 설명한 약품 처리, 린스 처리, 건조의 각 공정을 행하도록 하여도 좋다.
또한, 건조용 유체로서, IPA액을 순수로 희석한 IPA 용액을 예시했지만, IPA액을 희석하지 않고서 이용하여도 좋다. 또한, 유체는 액류형 외에, 미스트형(안개 형), 분류(噴流), 증기 등이라도 좋다. 예컨대, IPA액의 미스트, IPA 용액의 미스트, IPA 증기, 또는, IPA 용액의 증기(IPA 증기와 수증기가 혼합한 혼합 증기) 등을 유체로서 사용하여도 좋다. 나아가, IPA액의 미스트, IPA 용액의 미스트, IPA 증기, 또는, IPA 용액의 증기 등에, 질소 가스 등의 기체를 혼합시킨 것을 건조용 유체로서 사용하여도 좋다. 또한, IPA 용액 또는 IPA 용액의 미스트나 증기를 이용하는 경우, IPA 용액 중의 IPA액과 순수의 비율은 예컨대 1:1 로 하여도 좋다.
또한, 상기 IPA 대신에, 예컨대, 메탄올이나 에탄올 등의 수용성 알콜류, 아세톤 등의 고휘발성 용제를 이용하여도 좋다. 이러한 용제를 건조용 유체에 사용하는 경우도, 본 발명에 의해 유체의 사용량을 저감하는 것이 가능하고, 저비용을 도모할 수 있다. 또한, 건조용 유체는 린스액에 대하여 가용성을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 건조용 유체를 린스액에 혼합시킴으로써 증발을 촉진시킬 수 있다. 나아가, 건조용 유체는 린스액에 혼합하여 린스액의 표면 장력을 저하시키는 작용을 갖는 것으로 하여도 좋다. 그 경우, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 린스액이 떨어지기 쉽게 되므로, 린스액을 효율적으로 제거하여 웨이퍼(W)를 건조시킬 수 있다.
유체 노즐(12)로는 2유체 노즐을 이용하여도 좋다. 예컨대, 2유체 노즐의 내부에서, IPA액 또는 IPA 용액 등의 액체와, 질소 가스 등의 기체를 혼합함으로써, IPA액 또는 IPA 용액을 무수한 미립자형의 액적으로 이루어진 분류(噴流)로 하여, 기체에 의해 가속하면서 액적을 분사할 수 있다. 또한, 2유체 노즐의 구조는 내부 혼합형에 한정되지 않고, 예컨대, 액체와 기체를 외부에서 혼합하는 외부 혼합형의 구조 라도 좋다.
또한, 처리액 노즐(11)에 의해 린스액을 웨이퍼(W)에 공급한 후, 린스액의 공급을 정지시키고, 그 후 IPA 용액과 질소 가스의 공급에 의한 건조 처리를 행하는 것으로 하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 4에 도시된 또 하나의 실시 형태와 같이, 린스액을 공급하면서 IPA 용액과 질소 가스의 공급을 행하여도 좋다. 즉, 처리액 노즐(11), 유체 노즐(12) 및 불활성 가스 노즐(13)에 의해 린스액, IPA 용액, 질소 가스를 각각 동시에 공급하면서, 제2 지지 아암(15)을 노즐 이동 방향(D)으로 이동시키도록 하여도 좋다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 상면에서의 린스액의 공급 위치(Sr), IPA 용액의 공급 위치(Sf) 및 질소 가스의 공급 위치(Sn)를 동시에 노즐 이동 방향(D)으로 이동시키도록 하여도 좋다.
이 도 4에 도시하는 경우에는, 웨이퍼(W)의 상면에 공급된 린스액은 원심력에 의해 반경 방향 외측을 향해 흐르고, 또한 린스액의 공급 위치(Sr)에 인접한 위치(Sf)에 IPA 용액이 공급됨으로써, 린스액이 IPA 용액에 의해 씻겨진다. 따라서, 웨이퍼(W)의 상면에 약액이 잔류하고 있었더라도, 이것이 린스액과 IPA 용액에 의해 효율적으로 씻겨진다. 또한, 린스액이 웨이퍼(W)의 상면에서 없어지기 전, 즉 웨이퍼(W)의 표면이 노출되기 전에, 린스액은 공급 위치(Sf)에 공급된 IPA 용액에 의해 바로 치환된다. 따라서, IPA 용액을 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 상면으로부터 린스액이 효율적으로 제거되고, 워터마크의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 공급 위치(Sn)에 공급된 질소 가스에 의해 IPA 용액의 건조가 촉진된다. 따라서, 이 경우도 웨이퍼(W)의 상면을 효율적으로 건조시킬 수 있다. 이상과 같이, 린스액과 IPA 용액과 질소 가스를 동시에 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)으로부터 반경 방향 외측을 향해 린스 처리와 건조 처리를 연속적으로 행하는 것이 가능하다. 이 경우, 건조 처리에 필요한 처리 시간을 단축할 수 있다.
또한, 처리액 노즐(11), 유체 노즐(12) 및 불활성 가스 노즐(13)을 전부 하나의 제2 지지 아암(15)에 의해 지지하는 것으로 했지만, 각 노즐(11, 12, 13)을 각각 다른 지지 아암으로 지지하도록 하여도 좋다. 그 경우, 처리액 노즐(11), 유체 노즐(12) 및 불활성 가스 노즐(13)을 서로 다른 방향의 반경 방향으로 이동시키도록 하여도 좋다.
예컨대, 유체 노즐(12)을 지지하는 지지 아암과 불활성 가스 노즐(13)을 지지하는 지지 아암을 각각 개별로 구비한다. 그리고, 건조 처리시, 제어기(16)의 제어에 의해 각 지지 아암을 각각 180℃ 다른 반경 방향으로 이동시킨다. 이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 유체 노즐(12)과 불활성 가스 노즐(13)을 각각 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)으로부터 180℃ 다른 반경 방향의 외측으로 이동시킨다. 이 경우에도, 질소 가스의 공급 위치(Sn)가 IPA 용액의 공급 위치(Sf)보다 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)에 가까워지도록 유지하면 좋다. 즉, IPA 용액의 공급 위치(Sf)와 회전 중심(Po)간의 거리보다, 질소 가스의 공급 위치(Sn)와 회전 중심(Po) 간의 거리가 항상 짧아지도록 제어하면 좋다.
이 경우도, 공급 위치(Sf)에서 웨이퍼(W)의 상면에 공급된 IPA 용액이 질소 가스의 공급 위치(Sn) 측으로 회전 이동했을 때, 회전 중심(Po) 측에서 공급되는 질소 가스에 의해, 웨이퍼(W)의 외주 측으로 흩어지면서 건조된다. 따라서, 웨이퍼(W)를 효율적으로 건조시킬 수 있다. 또한, 처리액 노즐(11)을 지지하는 지지 아암을 개별로 마련하여, 린스액의 공급 위치(Sr)가 IPA 용액의 공급 위치(Sf)보다도 웨이퍼(W)의 회전 중심(Po)으로부터 멀어지도록 유지하면서 반경 방향 외측으로 이동시키더라도 좋다. 이 경우, 린스액의 공급 위치(Sr)는 IPA 용액의 공급 위치(Sf)와 같은 반경 방향으로 배열되도록 하여도 좋다.

Claims (14)

  1. 처리액에 의해 기판을 처리하는 액처리 공정과,
    상기 처리액이 부착된 기판을 회전시키면서, 이 기판에 대하여 상기 처리액보다도 휘발성이 높은 건조용 유체와, 불활성 가스를 공급하여, 기판을 건조하는 건조 공정을 포함하고,
    상기 건조 공정에서, 기판에 대한 상기 불활성 가스의 공급 위치가 기판에 대한 상기 유체의 공급 위치보다도 기판의 회전 중심에 가까워지도록 유지하면서, 상기 유체의 공급 위치 및 상기 불활성 가스의 공급 위치를 상기 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측을 향해 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 기판에 대한 상기 처리액의 공급 위치가 기판에 대한 상기 유체의 공급 위치보다도 기판의 회전 중심으로부터 멀어지도록 유지하면서, 상기 처리액의 공급 위치를 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측을 향해 이동시키면서, 상기 처리액을 기판에 대하여 공급함으로써, 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측을 향해 상기 액처리 공정과 상기 건조 공정을 연속적으로 행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 기판에 대한 상기 불활성 가스의 공급 위치가 기판에 대한 상기 유체의 공급 위치보다도 기판의 회전 방향 전방에 위치하도록 하는 것을 특징 으로 하는 기판 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 건조 공정은 상기 액처리 공정보다도 상기 기판 주위의 습도를 저하시킨 상태로 행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 건조용 유체는 IPA액, 물로 희석한 IPA 용액, IPA액의 미스트, 물로 희석한 IPA 용액의 미스트, IPA 증기, 및 물로 희석한 IPA 용액의 증기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 처리액은 린스액인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  7. 기판을 유지하여 이것을 회전시키는 스핀척과,
    이 스핀척에 의해 회전되는 기판에 대하여 처리액을 공급하는 처리액 공급 시스템과,
    상기 기판에 대하여 상기 처리액보다도 휘발성이 높은 건조용 유체를 공급하는 유체 노즐과,
    상기 기판에 대하여 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 노즐과,
    상기 불활성 가스 노즐이 상기 유체 노즐보다도 상기 기판의 회전 중심에 가까워지도록 유지하면서, 상기 유체 노즐 및 상기 불활성 가스 노즐을 상기 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측을 향해 이동시키는 노즐 이동 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 노즐 이동 기구에 의한 각 노즐의 이동 방향과 직교하는 방향에서, 상기 불활성 가스 노즐의 개구 치수가 상기 유체 노즐의 개구 치수보다도 크게 되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 처리액 공급 시스템은,
    상기 기판에 상기 처리액을 공급하는 처리액 노즐과,
    상기 처리액 노즐이 상기 유체 노즐보다도 상기 기판의 회전 중심으로부터 멀어지도록 유지하면서, 상기 처리액 노즐을 상기 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측을 향해 이동시키는 노즐 이동 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 스핀척에 유지된 기판 주위의 습도를 조절하는 습도 조절 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 건조용 유체는 IPA액, 물로 희석한 IPA 용액, IPA액의 미스트, 물로 희석한 IPA 용액의 미스트, IPA 증기, 및 물로 희석한 IPA 용액의 증기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 처리액은 린스액인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 처리액에 의해 기판을 처리하는 액처리 공정과,
    상기 처리액이 부착된 기판을 회전시키면서, 이 기판에 대하여 상기 처리액보다도 휘발성이 높은 건조용 유체와, 불활성 가스를 공급하여, 기판을 건조하는 건조 공정을 포함하고,
    상기 건조 공정에서, 기판에 대한 상기 불활성 가스의 공급 위치가 기판에 대한 상기 유체의 공급 위치보다도 기판의 회전 중심에 가까워지도록 유지하면서, 상기 유체의 공급 위치 및 상기 불활성 가스의 공급 위치를 상기 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측을 향해 이동시키는 기판 처리 방법을 실행하는 프로그램을 저장한 기억 매체.
  14. 제13항에 있어서, 기억 매체에 저장된 프로그램으로 실행되는 기판 처리 방법에서, 기판에 대한 상기 처리액의 공급 위치가 기판에 대한 상기 유체의 공급 위치보다도 기판의 회전 중심으로부터 멀어지도록 유지하면서, 상기 처리액의 공급 위치를 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측을 향해 이동시키면서, 상기 처리액을 기판에 대해 공급함으로써, 기판의 회전 중심에 대하여 반경 방향 외측을 향해 상기 액처리 공정과 상기 건조 공정을 연속적으로 행하는 기판 처리 방법을 실행하는 프로그램을 저장한 기억 매체.
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