KR100835776B1 - 기판처리방법 및 기판처리장치 - Google Patents

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아키라 이즈미
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Abstract

본 발명은 기판에 손상을 주는 일 없이 이 기판 표면에 부착되는 입자를 효율적으로 제거하는 것을 과제로 한다.
이를 해결하기 위한 수단으로서, 세정유닛(1)에서, 그 표면에 액막이 형성된 기판은 기판반송기구(3)에 의해 동결유닛(2)으로 반송된다. 동결유닛(2)에서, 액막이 동결됨으로써 액막이 체적팽창하여, 기판 표면에 부착되는 입자와 기판과의 사이의 부착력이 약해지고, 나아가서는 입자가 기판 표면으로부터 분리된다. 그리고, 동결처리된 기판은 기판반송기구(3)에 의해 동결유닛(2)으로부터 세정유닛(1)으로 다시 반송되고, 세정유닛(1)에서 기판에 대하여 물리/화학세정이 실행되어, 동결막이 기판 표면으로부터 제거된다. 이와 같이 물리/화학세정 전처리로서 액막형성·액막의 동결이 행하여짐으로써, 기판 표면으로부터 입자를 효율적으로 제거할 수 있다.
기판처리, 기판, 손상, 세정, 액막, 동결

Description

기판처리방법 및 기판처리장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
도 1은 SC1용액에 의한 세정 전의 전처리(前處理)의 유무와 제거율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 이류체(二流體) 노즐을 사용한 세정 전의 전처리의 유무와 제거율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 동결막의 제거의 타이밍(timing)과 제거율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 기판처리장치의 제1 실시형태를 나타내는 평면 레이아웃(layout)도이다.
도 5는 도 4의 기판처리장치의 제어구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 4의 기판처리장치에 장착된 세정유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 4의 기판처리장치에 장착되는 동결유닛의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 4의 기판처리장치의 동작을 나타내는 플로우 챠트(flow chart)이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 기판처리장치에 장착된 세정유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 10은 세정유닛에 장착된 이류체 노즐의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명에 의한 기판처리장치의 제3 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11의 기판처리장치의 제어구성을 나타내는 블록도이다.
도 13은 도 11의 기판처리장치에 장착된 냉각가스토출노즐의 동작을 나타내는 도면이다.
도 14는 도 11의 기판처리장치의 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 15는 도 11의 기판처리장치의 막제거처리의 동작을 나타내는 모식도이다.
도 16은 본 발명에 의한 기판처리장치의 제4 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명에 의한 기판처리장치의 제5 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명에 의한 기판처리장치의 제6 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명에 의한 기판처리장치의 변형형태를 나타내는 도면이다.
도 20은 이류체 노즐의 변형형태를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명에 의한 기판처리장치에 장착되는 세정유닛의 변형형태를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명에 의한 기판처리장치에 장착되는 동결유닛의 변형형태를 나타내는 도면이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
1, 1A, 1B … 세정유닛(세정기구)
2, 2A … 동결유닛(동결기구)
13 … 모터(회전수단)
30 … 액(液)공급부(공급수단)
81 … 처리조(處理槽)
82a … 리프터(lifter)구동기구(침지(浸漬)수단)
84 … 처리액공급노즐(도입수단)
612 … 처리액토출노즐(처리액토출수단)
613 … 기체토출노즐(기체토출수단)
W … 기판
본 발명은 반도체 웨이퍼, 포토마스크용 유리기판, 액정표시용 유리기판, 플라즈마 표시용 유리기판, 광디스크용 기판 등의 각종 기판(이하, 간단히 「기판」이라고 함)을 세정처리하는 기판처리방법 및 기판처리장치에 관한 것이다.
반도체장치나 액정표시장치 등의 전자부품의 제조공정에서는, 기판의 표면에 성막(成膜)이나 에칭 등의 처리를 반복 실시하여 미세패턴을 형성하여 가는 공정이 포함된다. 여기에서, 미세가공을 양호하게 행하기 위해서는 기판 표면을 청정한 상태로 유지할 필요가 있고, 필요에 따라 기판의 세정처리가 행하여진다. 예를 들면, 특허문헌1에 기재된 장치에 있어서는, 처리액과 기체를 혼합하여 생성한 처리 액의 액방울을 생성하고, 이 액방울을 처리대상인 기판 표면에 공급하여 기판의 세정처리를 행하는 기술이 기재되어 있다. 즉, 처리액의 액방울이 기판 표면에 공급되었을 때, 이 액방울을 기판 표면에 부착한 입자(오염물질)에 충돌시킴으로써, 액방울이 갖는 운동 에너지를 이용하여 기판 표면으로부터 입자를 물리적으로 제거하고 있다.
또한, 기판 표면에 부착된 입자를 제거하기 위하여 SC1용액(암모니아수와 과산화 수소수와의 혼합 수용액) 등의 약액(藥液)을 사용한 기판세정이 행하여지고 있다(특허문헌2 참조). 이 특허문헌2에 기재한 장치에서는, SC1용액으로 채워진 처리조(處理槽)에 기판을 침지(浸漬)시킴으로써 기판의 표층(表層)과 함께 이 기판 표면에 부착되는 입자를 에칭 제거하고 있다. 즉, SC1용액이 갖는 에칭작용을 이용하여 기판 표면에 부착된 입자를 화학적으로 제거하고 있다.
[특허문헌1] 일본 특개평8-318181호 공보(도 1)
[특허문헌2] 일본 특개평11-340185호 공보(도 2)
그런데, 최근, 반도체로 대표되는 디바이스(device)의 미세화, 고기능화, 고정밀도화에 따라 기판의 세정시에서의 기판 표면에 형성된 패턴의 결함발생이 문제로 되고 있다. 즉, 특허문헌1에 기재되는 장치에 있어서는, 액방울이 갖는 운동 에너지를 높이도록 액방울의 생성조건을 조정함으로써, 입자가 기판 표면으로부터 제거되는 비율(이하 「제거율」이라고 함)을 향상시킬 수 있지만, 패턴을 도괴(倒壞)시켜 버리는 문제가 발생하였다. 한편, 패턴의 결함발생을 회피하도록 액방울 의 생성조건을 조정하면, 입자를 충분히 제거할 수 없는 상태가 발생하였다.
또한, 미세화, 고기능화, 고정밀도화가 요구되는 디바이스에 있어서는, 디바이스 불량을 방지하기 위하여 기판 표면의 과잉의 에칭을 회피하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 특허문헌2에 기재되는 장치처럼 , SC1용액 등의 약액을 사용하여 입자를 소망의 제거율로 기판 표면으로부터 제거하려고 한 경우에는, 기판의 표층을 비교적 두껍게 에칭 제거할 필요가 있어, 디바이스 불량을 야기할 우려가 있었다. 즉, 기판에 손상을 주는 일 없이 기판 표면으로부터 입자를 효율적으로 제거하는 것이 곤란한 상황으로 되었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 기판에 손상을 주는 일 없이 이 기판 표면에 부착되는 입자를 효율적으로 제거할 수 있는 기판처리방법 및 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기판을 세정처리하는 기판처리방법으로서, 상기 목적을 달성하기 위하여, 기판의 표면에 액막을 부착시킨 상태에서 액막을 동결시키는 제1 공정과, 기판 표면에 대하여 물리적인 세정작용을 갖는 물리세정, 화학적인 세정작용을 갖는 화학세정 또는 물리세정과 화학세정을 조합시킨 세정을 기판 표면에 실시하여 상기 기판 표면으로부터 동결 후의 액막을 제거하는 제2 공정을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명은 기판을 세정처리하는 기판처리장치로서, 상기 목적을 달성하기 위하여, 기판의 표면에 액막을 부착시킨 상태에서 액막을 동결시키는 동결기구와, 기판 표면에 대하여 물리적인 세정작용을 갖는 물리세정, 화학적인 세정작용 을 갖는 화학세정 또는 물리세정과 화학세정을 조합시킨 세정을 기판 표면에 실시하는 세정기구를 구비하고, 동결기구는 세정기구에 의한 세정 전의 전처리로서 기판 표면에 부착되어 있는 액막을 동결시키고, 세정기구는 물리세정, 화학세정 또는 물리세정과 화학세정을 조합시킨 세정을 기판 표면에 실시하여 상기 기판 표면으로부터 동결 후의 액막을 제거하는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 구성된 발명(기판처리방법 및 장치)에서는, 기판 표면에 부착되는 액막을 동결시킴으로써 액막이 체적팽창하여, 기판과 이 기판의 표면에 부착되는 입자(오염물질)와의 사이의 부착력을 약화시킬 수 있고, 혹은 입자가 기판 표면으로부터 분리된다. 이때, 기판 표면에 미세패턴이 형성되어 있는 경우라도, 액막의 체적팽창에 의해 패턴에 가해지는 압력은 모든 방향으로 같아, 즉, 패턴에 가하여지는 힘이 상쇄되어 패턴을 도괴시키는 일이 없다. 그리고, 이 상태에서 기판 표면에 대하여 물리적인 세정작용을 갖는 물리세정, 화학적인 세정작용을 갖는 화학세정 또는 그것들을 조합시킨 세정(이하 「물리/화학세정」이라고 함)을 기판 표면에 실시하여 이 기판 표면으로부터 동결 후의 액막을 제거하고 있다. 이에 의해, 기판에 대한 부착력이 약해지고, 또는 기판 표면으로부터 분리된 액막 중의 입자가 기판으로부터 용이하게 제거된다. 즉, 물리/화학세정에 대한 전처리로서 액막의 동결이 행하여짐으로써, 물리/화학세정에 의한 기판 표면으로부터의 입자제거를 보조하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 기판에 대하여 물리/화학세정을 단독으로 실시하는 경우에 비교하여, 기판에 손상을 주는 일 없이 입자의 제거율을 향상시킬 수 있다.
여기에서, 동결 후의 액막이 융해(融解)하지 않는 동안에 이 액막을 기판 표면으로부터 제거하는 것이 바람직하다. 즉, 액막을 동결시킴으로써 기판 표면에 대한 입자의 부착력이 약화되어 분리되게 되지만, 동결막이 융해하여 가는 동안에 기판 표면에의 부착력이 강해져 재부착하게 된다. 그래서, 상기한 타이밍으로 동결 후의 액막을 기판 표면으로부터 제거함으로써, 기판으로부터 분리된 입자가 기판에 재부착하는 것을 확실하게 회피할 수 있다. 그 결과, 동결 후의 액막(동결막)과 함께 입자를 제거하는 것이 용이하게 되어, 입자의 제거율을 향상시키는 점에서 유리하다.
또한, 본 발명에 있어서 입자를 제거하기 위하여 실행되는 물리/화학세정은 임의이지만, 예를 들면 다음과 같이 하여 동결 후의 액막을 기판 표면으로부터 제거하도록 하여도 좋다. 예를 들면, 기판 표면에 대하여 주로 화학적인 세정작용을 갖는 화학세정으로서 SC1용액(암모니아수와 과산화 수소수와의 혼합 수용액)을 기판 표면을 향하여 공급함으로써 동결 후의 액막을 기판 표면으로부터 제거하도록 하여도 좋다. 이 구성에 의하면, SC1용액에 의한 세정이 액막의 동결에 의해, 다음과 같이 하여 뒷받침된다. 즉, SC1용액 중의 고체표면의 제타(Zeta) 전위(계면동전전위(界面動電電位))는 비교적 큰 값(음의 값)을 갖고 있다. 이 때문에, 기판 표면에 SC1용액이 공급되어, 기판 표면과 이 기판 표면상의 입자와의 사이가 SC1용액으로 채워지면, 기판 표면과 입자와의 사이에 큰 반발력이 작용한다. 그리고, 이러한 반발력이 기판 표면에 대한 입자의 부착력(인력(引力))을 능가할 수 있으면, 기판 표면으로부터 입자를 제거하는 것이 가능하게 된다. 그러나, 이후에 설 명하는 실험결과(도 1)에 나타난 바와 같이, 단순히 기판 표면에 대하여 SC1용액을 공급하는 것만으로는 기판 표면에 부착되는 입자를 이 기판 표면으로부터 양호하게 제거할 수 없다.
그래서, 본 발명에서는 SC1용액에 의한 세정 전의 전처리로서 기판 표면에 부착되는 액막을 동결시킴으로써, 기판 표면에 대한 입자의 부착력을 약화시키고, 나아가서는 동결 후의 액막 중에 입자를 분리시키고 있다. 이에 의해, 기판 표면과 입자와의 사이에 작용하는 인력을 동결 전에 비교하여 상대적으로 저하시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 이와 같이 기판 표면으로부터 입자를 이간(離間)시켜 감으로써, 기판 표면에 SC1용액을 공급하여 세정하는 과정에 있어서, 기판 표면과 입자와의 틈에 SC1용액이 파고들어간다. 그 결과, 기판 표면과 입자와의 틈이 SC1용액으로 채워져, SC1용액에 의한 기판 표면과 입자와의 사이에 작용하는 반발력을 유감없이 발휘시키는 것이 가능하게 된다. 또한 상기한 바와 같이 입자와 기판 표면과의 사이에 작용하는 인력(引力)을 저하시키고 있으므로, 기판 표면과 입자와의 사이에 작용하는 반발력이 상대적으로 인력에 대하여 상회(上回)하게 된다. 그 결과, 기판 표면으로부터 입자를 효율적으로 제거할 수 있다. 즉, SC1용액에 의한 세정 전의 전처리로서 액막의 동결이 행하여짐으로써, SC1용액에 의한 입자제거 효과를 뒷받침하여, 입자의 제거율을 비약적으로 향상시킬 수 있다.
이러한 SC1용액에 의한 세정을 행하기 위한 세정기구로서는, 이하와 같은 구성의 것을 채용할 수 있다. 즉, SC1용액에 의한 세정기구의 일례로서는, SC1용액을 기판 표면을 향하여 공급하는 공급수단과, 기판을 회전시키는 회전수단을 갖는 것을 채용할 수 있다. 이러한 세정기구에 의하면, 회전되는 기판의 표면에 SC1용액이 공급됨으로써, 액막의 동결에 의해 기판과의 부착력이 약해지고, 또는 기판 표면으로부터 분리된 액막 중의 입자가 기판 표면으로부터 제거되어 SC1용액 중에 확산된다. 그리고, 기판의 회전에 따르는 원심력에 의해, SC1용액과 함께 SC1용액 중에 확산한 입자가 기판 바깥으로 용이하게 배출된다. 즉, 기판 표면에 공급되는 SC1용액에 의해 입자가 기판 바깥을 향하여 흘러가게 됨과 아울러, 원심력에 의해 그 유속이 빨라져, 기판으로부터의 입자의 배출이 촉진된다.
또한, SC1용액에 의한 세정기구의 다른 예로서는, SC1용액을 저류(貯留)한 처리조와, SC1용액을 처리조에 도입하여 이 SC1용액을 처리조로부터 오버플로우(overflow)시키는 도입수단과, 처리조내의 SC1용액 중에 동결 후의 액막을 기판마다 침지시키는 침지수단을 갖는 것을 사용하여도 좋다. 이러한 세정기구에 의하면, 기판을 처리조내의 SC1용액 중에 침지시킴으로써, 액막의 동결에 의해 기판과의 부착력이 약해지고, 또는 기판 표면으로부터 분리된 액막 중의 입자가 기판 표면으로부터 제거되어 SC1용액 중에 확산된다. 그리고, 처리조로부터 오버플로우되는 SC1용액과 함께, SC1용액 중에 확산한 입자가 기판 바깥으로 배출된다. 또한, 이 구성에 의하면, 처리조에 저류한 SC1용액 중에 복수의 기판을 침지시킴으로써 상기 복수기판을 일괄하여 처리하는 것도 가능하게 되어, 세정처리의 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 기판 표면에 대하여 주로 물리적인 세정작용을 갖는 물리세정으로서, 처리액과 기체를 혼합하여 생성한 처리액의 액방울을 기판 표면을 향하여 공급함으 로써 동결 후의 액막을 기판 표면으로부터 제거하도록 하여도 좋다. 이 구성에 의하면, 처리액의 액방울에 의한 물리세정이 액막의 동결에 의해, 다음과 같이 하여 뒷받침된다. 즉, 처리액의 액방울을 사용한 세정에 있어서는, 액방울이 갖는 운동 에너지를 이용하여, 기판 표면에 부착된 입자에 액방울을 충돌시킴으로써 기판 표면으로부터 입자를 제거하고 있다. 이때, 입자의 기판 표면에의 부착력이 클수록, 입자를 기판 표면으로부터 분리시키는 에너지(운동 에너지)도 필요하게 된다. 그러나, 이러한 에너지를 충돌에 의해 입자에 주기 위하여 액방울이 갖는 운동 에너지를 높이면, 기판 표면에 형성된 미세패턴도 도괴시켜져 버리게 된다. 그래서, 본 발명에서는, 액방울을 사용한 물리세정의 전처리로서 기판 표면에 부착시킨 액막을 동결시킴으로써, 미리 기판 표면에 대한 입자의 부착력을 약화시키고, 나아가서는 기판 표면으로부터 동결막 중에 분리시키고 있다. 이에 의해, 비교적 작은 운동 에너지를 갖는 액방울이라도, 입자를 기판 표면으로부터 용이하게 제거하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 기판에 손상을 주는 일 없이 입자의 제거율을 향상시킬 수 있다.
이러한 액방울에 의한 세정을 행하기 위한 세정기구로서는, 이하와 같은 구성의 것을 채용할 수 있다. 즉, 액방울에 의한 세정기구의 일례로서는, 처리액과 기체를 혼합하여 생성된 처리액의 액방울을 기판 표면을 향하여 토출가능한 이류체 노즐과, 이류체 노즐에 처리액을 공급하는 처리액공급원과, 이류체 노즐에 기체를 공급하는 기체공급원을 갖는 것을 채용할 수 있다. 또한, 이류체 노즐로서는 처리액을 토출하는 처리액토출수단과, 처리액토출수단에 근접하여 설치되어, 기체를 토 출하는 기체토출수단을 갖는 것을 채용할 수 있다. 이러한, 소위 외부혼합형의 이류체 노즐(이하 「외부혼합형 노즐」이라고 함)에 의하면, 토출된 처리액과 기체는 공중에서 혼합되기 때문에, 처리액은 안개모양의 액방울로 되어 확산된 상태로 기판 표면에 충돌한다. 그 한편으로, 이류체 노즐의 다른 예로서, 혼합실을 노즐 내부에 갖고, 이 혼합실내에서 처리액과 기체를 혼합하여 처리액의 액방울을 생성하고, 이 액방울을 기판 표면에 충돌시키는, 소위 내부혼합형의 이류체 노즐(이하 「내부혼합형 노즐」이라고 함)도 사용할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 노즐 내부에 설치된 혼합실내에서 생성된 처리액의 액방울이 그대로 직진하여 기판 표면에 충돌하게 된다.
이 때문에, 내부혼합형 노즐에서는 비교적 큰 입경의 액방울이 존재한 입경범위의 액방울로 세정을 행하는 것으로 되어, 외부혼합형 노즐에 비교하면 입자의 제거율은 높아지지만 기판에 주는 손상도 커지는 특징을 갖는다. 한편으로, 외부혼합형 노즐은 비교적 작은 입경으로 고르게 된 액방울로 세정을 행하는 것으로 되어, 내부혼합형 노즐에 비교하면 제거율은 뒤떨어지지만 기판에 주는 손상은 압도적으로 적어지는 특징을 갖는다. 따라서, 액막의 동결에 의해 기판 표면에 대한 입자의 부착력을 약화시키고,혹은 분리시키는 것이 가능한 본 발명에 의하면, 외부혼합형 노즐을 사용함으로써 기판에의 손상을 확실하게 회피하면서, 제거율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
한편, 본 발명에서 실행되는 물리세정으로서는, 상기한 처리액의 액방울에 의한 세정에 한정하지 않고, 예를 들면, 기판 표면에 대하여 브러시나 스폰지 등을 접촉시킴으로써 기판을 세정하는 스크러브(scrub) 세정, 초음파진동에 의해 기판 표면에 부착되는 입자를 진동시켜 분리시키거나, 처리액 중에 발생한 공동(空洞; cavitation)이나 거품을 기판 표면에 작용시켜 기판을 세정하는 초음파세정 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명에서 실행되는 화학세정으로서는, 상기한 SC1용액에 의한 세정에 한정하지 않고, 예를 들면, SC1용액 이외의 알카리성용액, 산성용액, 유기용제, 계면활성제 등을 처리액으로서, 또는 그것들을 적절히 조합시킨 것을 처리액으로서 사용하는 습식세정을 들 수 있다. 또한, 기판 표면에 대하여 물리세정과 화학세정을 필요에 따라 조합시킨 세정을 실시하여 기판 표면으로부터 동결 후의 액막을 제거하도록 하여도 좋다.
<액막동결 후의 물리/화학세정에 의한 입자제거 효과>
본원 발명자는 액막동결 후의 물리/화학세정에 의한 입자제거 효과에 대하여 실험에 의한 검증을 하였다. 구체적으로는, 기판 표면에 대하여 단순히 물리/화학세정을 행한 경우와, 기판 표면에 액막을 부착시킨 상태에서 이 액막을 동결시킨 후에 물리/화학세정을 행한 경우에서 입자의 제거율(이하, 간단히 「제거율」이라고 함)을 비교 평가하였다. 여기에서는, 화학세정으로서 SC1용액(암모니아수와 과산화수소수와의 혼합 수용액)에 의한 세정과, 물리세정으로서 이류체 노즐을 사용한 액방울에 의한 세정에 대하여 각각, 전처리로서 액막형성·액막의 동결을 실행한 경우와 실행하지 않은 경우에서의 제거율을 비교하고 있다. 한편, 평가에는 기판의 대표예로서 베어(bare)상태(전혀 패턴이 형성되어 있지 않은 상태)의 Si 웨이 퍼(웨이퍼 직경: 200mm)을 선택하고 있다. 또한, 입자로서 Si 찌꺼기(입경; O.1 ㎛ 이상)에 의해 기판 표면이 오염되어 있는 경우에 대하여 평가를 행하고 있다.
도 1은 SC1용액에 의한 세정 전의 전처리의 유무와 제거율과의 관계를 나타내는 그래프이다. 여기에서, SC1용액에 의한 세정(이하 「SC1세정」이라고 함)전의 전처리를 실행한 경우에서의 처리단계의 개요는 다음에 나타낸 대로이다. 먼저,(1)웨이퍼표면에 액막을 형성한다(단계 S1). 이어서, 기판 표면에 형성된 액막을 동결시킨다(단계 S2). 이상의 단계 S1 및 S2가 SC1세정 전의 전처리에 상당한다. 그리고, 웨이퍼표면에 SC1용액을 공급함으로써 이 웨이퍼표면으로부터 동결 후의 액막(동결막)을 해동제거한다(단계 S3A). 최후로, 웨이퍼표면에 린스(rinse)액을 공급하여 이 웨이퍼표면에 대하여 린스처리를 실시한 후, 웨이퍼를 고속회전시킴으로써 웨이퍼를 건조(spin dry)시킨다(단계 S4). 도 1에는, 상기한 처리단계(S1→S2→S3A→S4)를 실행하였을 때의 데이터(그래프 오른쪽)의 비교대상으로서, 린스처리·스핀 드라이만, 즉 단계 S4만을 실행하였을 때의 데이터(그래프 왼쪽)ㅇ와 SC1세정 및 린스처리·스핀 드라이(단계 S3A→S4)를 실행하였을 때의 데이터(그래프 중앙)를 나타내고 있다. 한편, 각 데이터는 실험결과의 확실도를 높이기 위하여 각각, 2개의 시료를 사용하여 평가를 행하고 있다. 이들 평가 순서의 상세를 이하에 설명한다.
우선, 상기 단계 S1→S2→S3A→S4를 실행한 경우에서의 제거율의 평가 순서에 대하여 설명한다. 먼저, 매엽식(枚葉式)의 기판처리장치(다이니뽄 스크린 제조회사제, 스핀 프로세서 MP-2000)를 이용하여 웨이퍼를 강제적으로 오염되게 한다. 구체적으로는, 웨이퍼를 회전시키면서, 웨이퍼와 대향 배치된 노즐에 의해 입자(Si 찌꺼기)를 분산시킨 분산액을 웨이퍼에 공급한다. 여기에서는, 웨이퍼표면에 부착되는 입자의 수가 약 8000개가 되도록 분산액의 액량(液量), 웨이퍼 회전수 및 처리시간을 적당히 조정한다. 그 후, 웨이퍼표면에 부착되어 있는 입자의 수(초기값)을 측정한다. 한편, 입자수의 측정은 KLA-Tencor회사제의 웨이퍼검사 장치 SP1을 이용하여, 웨이퍼의 외주(外周)로부터 10mm까지의 주연(周緣)영역을 제거(에지 컷트)하여 나머지의 영역에서 평가를 하고 있다.
다음에, 세척용기에 저류되어 있는 순수(純水)로서 구체적으로는, 탈이온수(이하 「DIW」라고 칭함)를 웨이퍼표면에 퍼들(puddle)모양으로 액을 담아서 웨이퍼표면에 액막(수막)을 형성한다(단계 S1). 구체적으로는, 세척용기내의 DIW를 웨이퍼표면에 공급하였다. 이러한 조건으로 액막의 두께를 액막형성 전후의 웨이퍼 중량으로부터 구한 결과, 약 600㎛(micrometer)로 되었다.
계속하여, 기판을 냉동고로 옮겨, 냉동고에서 액막을 3시간 동결시킨다(단계 S2). 그리고, 동결처리한 기판을 기판처리장치(MP-2000)에 반입(搬入)한다. 그 후, 웨이퍼를 회전(웨이퍼 회전수: 500rpm)시키면서, SC1용액을 공급(유량: 1.5L/min)하여 30초간 웨이퍼를 세정한다(단계 S3A). 이에 의해, 동결 후의 액막(동결막)이 웨이퍼표면으로부터 해동 제거된다. 한편, SC1용액으로서, 체적비로 NH40H(29wt％)／H202(30wt％)／H20 = 1/1/50의 혼합 수용액을 상온(常溫)에서 사용하고 있다. 이러한 SC1용액의 조건(농도, 온도조건) 및 처리시간(30초)에 의하면, 웨이퍼의 에칭은 대부분 보이지 않는다. 이것은 실험결과(도 1)에 있어서, SC1용액에 의한 세정과 린스처리(단계 S3A→S4)를 실행하는 것만으로는 웨이퍼표면상의 입자를 대부분 제거할 수 없는 결과로 되어 있는 것으로부터도 뒷받침할 수 있다. 즉, 웨이퍼의 에칭작용이 있으면, 웨이퍼 표층과 함께 입자가 에칭 제거되어, 일정한 제거율을 얻을 수 있을 것으로 되기 때문이다.
그리고, SC1세정이 종료하면, 웨이퍼표면에 대하여 린스처리를 실시한다. 구체적으로는, 웨이퍼를 회전(웨이퍼 회전수: 500rpm)시키면서, 린스액으로서 DIW를 공급(유량: 1.5L/min)하여 30초간 웨이퍼를 린스처리한다. 계속하여, 웨이퍼를 고속회전시켜 웨이퍼를 건조(스핀 드라이)시킨다(단계 S4).
이와 같이 하여, 일련의 세정처리를 실시한 웨이퍼의 표면에 부착되어 있는 입자수를 측정한다. 그것으로부터, 세정처리후(단계 S1→S2→S3A→S4 실행 후)의 입자수와 먼저 측정한 초기(세정처리 전)의 입자수를 대비함으로써 제거율을 산출하고 있다.
한편, 단계 S3A→S4를 실행한 경우에서의 제거율의 평가 순서이지만, 이 경우는 웨이퍼를 강제적으로 오염되게 한 후, 액막형성처리(단계 S1) 및 동결처리(단계 S2)를 실행하는 일 없이, SC1세정과 린스처리·스핀 드라이를 실행하고 있다. 또한, 단계 S4만을 실행하는 경우에서의 제거율의 평가 순서는 웨이퍼를 강제적으로 오염되게 한 후, 린스처리·스핀 드라이만을 실행하고 있다. 한편, 각 단계에서의 처리조건은 상기한 단계 S1→S2→S3A→S4를 실행하는 경우에서의 각 단계의 처리조건과 같다.
도 1로부터 명확한 바와 같이, 린스처리·스핀 드라이(단계 S4) 및 SC1세정과 린스처리·스핀 드라이(단계 S3A→S4)를 실행하는 것만으로는 대부분 입자를 제거할 수 없다. 이에 대하여, SC1세정 전의 전처리로서 액막형성처리(단계 S1)와 동결처리(단계 S2)를 실행한 경우에는 제거율이 현저하게 향상하고 있다는 것을 알 수 있다. 즉, SC1세정 전의 전처리의 실행이 SC1세정에 의한 입자제거 효과를 뒷받침하여, 제거율을 비약적으로 향상시키고 있음이 명확하게 되었다.
이 제거율의 향상의 메커니즘은 다음과 같이 설명된다. SC1용액 중의 고체표면의 제타 전위(계면동전전위)는 비교적 큰 값(음의 값)을 갖고 있다. 이 때문에, 웨이퍼표면에 SC1용액이 공급되어, 웨이퍼표면과 이 웨이퍼표면상의 입자와의 사이가 SC1용액으로 채워지면, 웨이퍼표면과 입자와의 사이에 큰 반발력이 작용(이하 「SC1용액에 의한 반발작용」이라고 함)한다. 그리고, 이러한 반발력이 웨이퍼표면에 대한 입자의 부착력(인력)을 능가할 수 있으면, 웨이퍼표면으로부터 입자를 제거하는 것이 가능하게 된다. 그러나, 단계 S3A→S4를 실행한 경우에서의 실험결과로 나타난 바와 같이 단순히 웨이퍼표면에 대하여 SC1용액을 공급하는 것만으로는 SC1용액에 의해 작용하는 반발력이 인력을 충분히 능가할 수 없는 상황이라고 말할 수 있다.
한편, SC1용액에 의한 세정 전의 전처리로서 웨이퍼표면에 액막(수막)을 형성하여 이 액막을 동결시킴으로써, 액막이 체적팽창하고, 웨이퍼와 이 웨이퍼의 표면에 부착되는 입자와의 사이의 부착력이 약해지고, 나아가서는 입자가 웨이퍼표면으로부터 분리된다. 이에 의해, 전처리를 실행하지 않은 경우에 비교하여 웨이퍼 표면과 입자와의 사이에 작용하는 인력을 상대적으로 저하시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 이와 같이 웨이퍼표면으로부터 입자를 이간시켜 감으로써, 웨이퍼표면에 대하여 SC1세정을 실시하는 과정에 있어서, 웨이퍼표면과 입자와의 틈으로 SC1용액이 파고들어간다. 그 결과, 웨이퍼표면과 입자와의 틈이 SC1용액으로 채워져, SC1용액에 의한 반발작용을 유감없이 발휘시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 한 바와 같이 입자와 웨이퍼표면과의 사이에 작용하는 인력은 저하되므로, 웨이퍼표면과 입자와의 사이에 작용하는 반발력이 상대적으로 인력에 대하여 상회하게 된다. 그 결과, 웨이퍼표면으로부터 입자를 효율적으로 제거할 수 있다. 즉, SC1세정 전의 전처리로서 액막의 동결이 행하여짐으로써, SC1용액에 의한 입자제거 효과를 뒷받침하여, 제거율을 비약적으로 향상시키는 것이 가능하게 된다.
다음에, 이류체 노즐을 사용한 액방울에 의한 세정 전에 전처리를 행한 경우의 효과에 대하여 도 2를 참조하면서 설명한다. 여기에서는, 물리/화학세정으로서 SC1세정으로 교체하여 이류체 노즐을 사용한 액방울에 의한 세정(이하 「액방울 세정」이라고 함)을 실행하고 있어, 액방울 세정 전의 전처리로서 액막형성·액막의 동결을 실행한 경우와 실행하지 않은 경우에서의 제거율을 비교하고 있다.
도 2는 이류체 노즐을 사용한 세정 전의 전처리의 유무와 제거율과의 관계를 나타내는 그래프이다. 액방울 세정에는 처리액과 기체를 공중에서 혼합시켜 생성한 액방울을 웨이퍼표면을 향하여 공급하는, 소위 외부혼합형의 이류체 노즐을 사용하고 있다. 여기에서는, 처리액으로서 DIW를, 기체로서 질소가스를 이용하고 있다. 또한, 액방울 생성조건으로서, DIW의 유량을 0.1L/min, 질소가스의 유량을 30L/min으로 하였다. 그리고, 웨이퍼를 회전(웨이퍼 회전수: 500rpm)시키면서, 이류체 노즐로부터 웨이퍼표면 전체에 액방울을 공급한다. 구체적으로는, 이류체 노즐을 웨이퍼표면에 대향 배치하여 액방울을 이류체 노즐로부터 토출시킨 상태에서 이류체 노즐을 웨이퍼표면상에서 요동(搖動)시킨다. 이와 같이 하여, 단계 S3B의 액방울 세정을 웨이퍼표면에 대하여 실행하고 있다. 한편, 그 밖의 처리단계는 기본적으로는 도 1에서 나타낸 처리단계와 같지만 액막의 두께는 약 30㎛로 하였다.
도 2로부터 명확한 바와 같이, 전처리를 실행한 경우(단계 S1→S2→S3B→S4)와 실행하지 않는 경우(단계 S3B→S4)를 비교하면, 전처리를 실행한 경우 쪽이 전처리를 실행하지 않은 경우에 비교하여 제거율이 향상하고 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 액방울 세정 전의 전처리의 실행이 액방울 세정에 의한 입자제거 효과를 뒷받침하여, 제거율을 향상시키고 있다는 것이 명확하게 되었다.
이 제거율의 향상의 메커니즘은 다음과 같이 설명된다. 액방울을 사용한 세정에 있어서는 액방울이 갖는 운동 에너지를 이용하여, 웨이퍼표면에 부착된 입자에 액방울을 충돌시킴으로써 웨이퍼표면으로부터 입자를 제거하고 있다. 이때, 입자의 웨이퍼표면에의 부착력이 클수록, 입자를 웨이퍼표면으로부터 분리시키는 에너지(운동 에너지)도 필요하게 된다. 그래서, 액방울 세정 전의 전처리로서 웨이퍼표면에 액막(수막)을 형성하여 이 액막을 동결시킴으로써, 미리 웨이퍼표면에 대한 입자의 부착력을 약화시키고, 나아가서는 웨이퍼표면으로부터 동결막 중에 분리시키고 있다. 이에 의해, 전처리를 실행하지 않은 경우에 비교하여 웨이퍼표면과 입자와의 사이에 작용하는 인력을 상대적으로 저하시키는 것이 가능하게 된다. 따 라서, 액방울이 갖는 운동 에너지가 같더라도, 전처리를 실행함으로써 액방울 세정에 의한 입자제거 효과를 뒷받침하여, 제거율을 향상시킬 수 있다.
한편, 액방울 생성조건을 조정하여 액방울이 갖는 운동 에너지를 높임으로써, 입자와 액방울과의 충돌에 의한 입자의 웨이퍼표면으로부터의 분리를 촉진시키는 것도 가능하다. 그러나, 이러한 웨이퍼표면에서의 분리 에너지를 입자에 주기 위하여 액방울이 갖는 운동 에너지를 높이면, 웨이퍼표면에 형성된 미세패턴마저도 도괴되어 버리는 것으로 된다. 이것에 대하여, 액방울 세정 전처리로서 웨이퍼표면에 부착시킨 액막을 동결시킴으로써, 기판 표면에 대한 입자의 부착력이 저하될 수 있다. 이에 의해, 비교적 작은 운동 에너지를 갖는 액방울이라도, 입자를 기판 표면으로부터 용이하게 제거하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 기판에 손상을 주는 일 없이 입자의 제거율을 향상시킬 수 있다.
다음에, 동결막의 제거의 타이밍의 차이에 의한 제거율에의 영향에 대하여 도 3을 참조하면서 설명한다. 여기에서는, 웨이퍼표면에 부착시킨 액막(수막)을 동결시킨 후, 동결상태에서 동결막(얼음막)을 세정에 의해 제거한 경우와, 동결막이 완전히 융해한 후에 세정하여 제거한 경우에서 제거율에 차이가 있는지의 여부를 평가하였다.
도 3은 동결막의 제거의 타이밍과 제거율과의 관계를 나타내는 그래프이다. 여기에서는, 웨이퍼표면에 부착시킨 액막을 동결시킨 후에, DIW를 사용하여 세정 및 린스를 실행하여 웨이퍼를 고속회전시켜 건조(스핀 드라이)시키고 있다. 여기에서, DIW에 의한 세정 및 린스의 처리조건은 각각, 유량을 1.5L/min, 웨이퍼 회전 수를 500rpm, 처리시간 30초로 하고 있다. 이 DIW에 의한 세정을 한 쪽의 시료(그래프 왼쪽)는 동결막이 융해하지 않는 동안에 실행하고, 다른 쪽의 시료(그래프 오른쪽)는 동결막이 완전히 융해하고나서 실행하고 있다.
도 3으로부터 명확한 바와 같이, 동결상태에서 동결막(얼음막)을 세정에 의해 제거한 경우 쪽이 동결막이 완전히 융해한 후에 세정한 제거한 경우에 비교하여 제거율이 높다는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 다음과 같은 이유에 의해 설명할 수 있다. 즉, 액막을 동결시킴으로써 웨이퍼표면에 대한 입자의 부착력이 약해져, 분리되게 되지만, 동결막이 융해하여 가는 동안에 웨이퍼표면에의 부착력이 강해져 재부착하게 된다. 그래서, 동결막이 융해하지 않는 동안에 동결막을 기판 표면으로부터 제거함으로써, 웨이퍼로부터 분리된 입자가 웨이퍼에 재부착하는 것을 회피할 수 있다. 그 결과, 입자를 웨이퍼표면에서 효율적으로 제거하는 것이 가능하게 된다.
다음에, 세정조건의 차이에 의한 제거율에의 영향에 대하여 표 1을 참조하면서 설명한다. 여기에서는, 기판 표면에 부착시킨 액막을 동결시킨 후에 DIW에 의해 기판 표면을 세정할 때에, 세정조건으로서 웨이퍼 회전수와 기판 표면에 공급하는 DlW의 유량을 변화시켰을 때의 제거율에 주는 영향을 조사하였다.
표 1에 세정조건과 제거율과의 관계를 나타낸다. 구체적으로는, 표 1에 있어서, 웨이퍼 회전수를 각각 50, 500, 1000, 1500rpm으로 변화시킴과 아울러, DIW의 유량을 0.3, 1.5, 2.4L/min으로 변화시켰을 때의 제거율을 행렬(matrix)모양으로 나타내고 있다. 표 1로부터 명확한 바와 같이, 웨이퍼 회전수가 비교적 저회전 수(50rpm) 및 DIW의 유량이 비교적 저유량(0.3L/min) 때를 제외하고는, 세정조건에 의한 제거율에 큰 차이는 보이지 않는다. 또한, DIW의 유량이 1.5L/min 이상에서는, 제거율은 웨이퍼 회전수에 의거(依據)하는 일없이 거의 일정하다는 것을 알 수 있다. 이것으로부터, 웨이퍼표면에 공급되는 DIW의 유량을 소정량 확보할 수 있으면, 웨이퍼 회전수에 관계없이 일정한 제거율을 얻을 수 있다는 것이 명확하게 되었다.
그래서, 상기 지견(知見)을 감안하여, 액방울 세정과 같은 기판 표면에 대하여 물리적인 세정작용을 갖는 물리세정, SC1세정과 같은 기판 표면에 대하여 화학적인 세정작용을 갖는 화학세정 또는 이들 물리세정과 화학세정을 조합시킨 세정을 실행하기 전의 전처리로서 액막형성·액막의 동결을 실행함으로써, 기판 표면에 부착되는 입자의 제거율의 향상을 도모하고 있다. 이하, 도면을 참조하면서 구체적인 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.
<제1 실시형태>
도 4는 본 발명의 기판처리장치의 제1 실시형태를 나타내는 평면 레이아웃 도이다. 또한, 도 5는 도 4의 기판처리장치의 제어구성을 나타내는 블록도이다. 이 기판처리장치에서는, 세정유닛(1)과 동결유닛(2)이 일정 거리만큼 이간하여 배치됨과 아울러, 그들의 사이에 기판반송기구(3)가 배치되어 있다. 이들의 장치 중, 세정유닛(1)은 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 대하여 액막을 형성하는 액막형성처리 및 동결 후의 액막을 제거하는 막제거처리를 실시하는 유닛이다. 그리고, 세정유닛(1)으로 액막형성처리를 받은 기판이 기판반송기구(3)에 의해 동결유 닛(2)으로 반송된다. 동결유닛(2)은 기판에 동결처리를 실시함으로써 기판 표면에 형성된 액막을 동결시키는 유닛이다. 그리고, 동결처리된 기판은 기판반송기구(3)에 의해 세정유닛(1)으로 반송되어, 세정유닛(1)에서 동결된 액막의 막제거처리가 행하여진다. 즉, 세정유닛(1)이 본 발명의 「세정기구」로서, 동결유닛(2)이 본 발명의 「동결기구」로서 기능하고 있다. 한편, 기판반송기구(3)는 종래부터 많이 사용되고 있는 기구를 사용하고 있기 때문에, 여기에서는 구성 및 동작의 설명은 생략한다.
도 6은 도 4의 기판처리장치에 장착된 세정유닛(1)의 구성을 나타내는 단면도이다.
이 세정유닛(1)은 기판(W)의 표면을 위쪽으로 향한 상태에서 거의 수평방향으로 기판(W)을 지지하는 스핀척(spin chuck, 11)을 구비하고 있다. 그리고, 이 상태에서, 기판(W)을 회전시키면서 기판(W)의 표면(상면)에 대하여 처리액을 공급함으로써 기판 표면에 액막을 형성하는 한편, 기판(W)의 양면에 대하여 처리액을 공급함으로써 기판상의 동결막을 제거하는 것이 가능하게 된다.
스핀척(11)은 기판(W)의 이면(裏面)측(하면측)의 차단부재로서의 기능을 겸한 원반형상의 베이스(base)부재(111)와, 그 상면에 설치된 3개 이상의 지지부재(112)를 구비하고 있다. 이들의 지지부재(112) 각각은 기판(W)의 외주단부(端部)를 아래쪽으로부터 재치(載置) 지지하는 지지부(112a)와, 기판(W)의 외주단연(端緣)의 위치를 규제하는 규제부(112b)를 갖고 있고, 이들의 지지부재(112)를 베이스부재(111)의 외주단부 부근에 설치하고 있다. 또한, 각 규제부(112b)는 기 판(W)의 외주단연에 접촉하여 기판(W)을 지지하는 작용상태와, 기판(W)의 외주단연으로부터 멀어져서 기판(W)의 지지를 해제하는 비작용상태를 선택할 수 있도록 구성되어 있고, 비작용상태에서 기판반송기구(3)에 의해 지지부(112a)에 대한 기판(W)의 반입/반출을 행하는 한편, 기판(W)의 표면을 위쪽으로 하여 지지부(112a)에 재치된 후에 각 규제부(112b)를 작용상태로 전환함으로써 기판(W)이 스핀척(11)에 지지된다.
또한, 베이스부재(111)의 하면에는, 중공(中空)의 회전지축(12)의 위쪽 단부가 부착되어 있다. 그리고, 이 회전지축(12)의 아래쪽 단부에 풀리(pully, 13a)가 고착됨과 아울러, 이 풀리(13a)와 모터(13)의 회전축에 고착된 풀리(13b)와의 사이에 벨트(13c)를 통하여 모터(13)의 회전 구동력이 회전지축(12)에 전달되도록 구성되어 있다. 이 때문에, 모터(13)를 구동함으로써 스핀척(11)에 지지된 기판(W)은 기판(W)의 중심 주위로 회전된다. 이와 같이, 본 실시형태에서는 모터(13)가 본 발명의 「회전수단」에 상당하고 있다.
베이스부재(111)의 중앙부에는, 노즐(14)이 고정적으로 배치되어 있다. 중공의 회전지축(12)에는, 처리액공급관(15)이 삽입 통과되어 있고, 그 상단에 노즐(14)이 결합되어 있다. 처리액공급관(15)은 처리액을 공급하는 액공급부(20)에 접속되어 있어, 액공급부(20)로부터 처리액이 공급됨으로써, 노즐(14)로부터 처리액을 토출 가능하게 된다. 한편, 액공급부(20)의 구성에 대하여 이후에 상세히 설명한다.
또한, 회전지축(12)의 내벽면과 처리액공급관(15)의 외벽면의 틈은 원통형상 의 가스공급로(16)를 형성하고 있다. 이 가스공급로(16)는 밸브(17)를 통하여 가스공급부(18)와 접속되어 있고, 차단부재로서의 베이스부재(111)와 기판(W)의 하면과의 사이에 형성되는 공간에 질소가스를 공급할 수 있다. 한편, 본 실시형태에서는 가스공급부(18)로부터 질소가스를 공급하고 있지만, 공기나 다른 불활성 가스 등을 토출하도록 구성하여도 좋다.
스핀척(11)의 위쪽에는, 차단부재(21)가 설치되어 있다. 이 차단부재(21)는 연직(鉛直)방향으로 배치된 현수아암(懸垂 arm, 22)의 하단부에 부착되어 있다. 또한, 이 현수아암(22)의 위쪽 단부에는, 모터(23)가 설치되어 모터(23)를 구동함으로써, 차단부재(21)가 현수아암(22)을 회전 중심으로 하여 회전하도록 되어 있다. 한편, 스핀척(11)의 회전지축(12)의 회전축 중심과 현수아암(22)의 회전축 중심은 일치되어 있고, 베이스부재(111), 스핀척(11)에 지지된 기판(W), 차단부재(21)는 동축(同軸) 주위로 회전하도록 되어 있다. 또한, 모터(23)는 스핀척(11)(에 지지된 기판(W))과 같은 방향이면서도 대략 같은 회전속도로 차단부재(21)를 회전시키도록 구성되어 있다.
또한, 차단부재(21)는 차단부재승강기구(29)와 접속되어 있고, 제어유닛(4)으로부터의 동작 지령에 따라 차단부재승강기구(29)를 작동시킴으로써, 차단부재(21)를 베이스부재(111)에 근접하여 대향시키거나, 반대로 이간시키는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는, 제어유닛(4)은 차단부재승강기구(29)를 작동시킴으로써, 기판처리장치에 대하여 기판(W)을 반입출(搬入出)시킬 때는, 스핀척(11)의 위쪽의 퇴피위치로 차단부재(21)를 상승시킨다. 한편, 기판(W)을 베이스부재(111)로 부터 소정거리만큼 위쪽으로 이간한 기판처리위치(지지부재(112)에 의해 지지된 기판(W)의 높이 위치)에서 상기 기판에 대하여 세정처리를 실시할 때는 스핀척(11)에 지지된 기판(W)의 표면의 극히 근방에 설정된 소정의 대향위치(도 6에 나타내는 위치)까지 차단부재(21)를 하강시킨다.
차단부재(21)의 중앙부에는, 노즐(24)이 설치되어 있다. 중공의 현수아암(22)에는, 처리액공급관(25)이 삽입 통과되어 있고, 그 하단에 노즐(24)이 결합되어 있다. 처리액공급관(25)은 후처리액을 공급하는 액공급부(30)에 접속되어 있어, 액공급부(30)로부터 처리액이 공급됨으로써, 노즐(24)로부터 처리액을 토출 가능하게 된다. 한편, 액공급부(30)의 구성에 대하여 이후에 상세히 설명한다.
또한, 현수아암(22)의 내벽면과 처리액공급관(25)의 외벽면의 틈은 원통형상의 가스공급로(26)를 형성하고 있다. 이 가스공급로(26)는 밸브(27)를 통하여 가스공급부(28)와 접속되어 있고, 차단부재(21)와 기판(W)의 상면(표면)과의 사이에 형성되는 공간에 질소가스를 공급할 수 있다.
또한, 스핀척(11)의 주위에는, 처리액의 주위로의 비산을 방지하는 컵(cup, 19)이 배치되어 있다. 컵(19)에 포집된 처리액은 장치 바깥으로 배액(排液)되어, 컵(19)의 아래쪽에 설치된 탱크(tank, 도시하지 않음)에 축적된다.
다음에, 액공급부(20, 30)의 구성에 대하여 설명한다. 액공급부(20)는 DIW를 공급하는 DIW공급부(201)과, SC1용액을 공급하는 약액공급부(202)를 구비하고 있다. 그리고, DIW공급부(201)가 밸브(203)를 통하여 믹싱유닛(204)에 접속되는 한편, 약액공급부(202)가 밸브(205)를 통하여 믹싱유닛(204)에 접속되어 있다. SC1용액으로서는, 체적비로 NH40H(29wt％)／H202(30wt％)／H20 = 1/1/50의 혼합 수용액이 상온에서 사용된다.
그리고, 장치 전체를 제어하는 제어유닛(4)으로부터의 제어지령에 따라 밸브(203, 205)의 개폐의 전환에 의해 믹싱유닛(204)으로부터 DIW 또는 SC1용액을 선택적으로 기판(W)의 이면을 향하여 공급 가능하게 된다. 즉, 개폐밸브(203)를 열고, 개폐밸브(205)을 닫음으로써, 노즐(14)로부터 DIW를 기판(W)의 이면에 공급할 수 있는 한편, 개폐밸브(203)를 닫고, 개폐밸브(205)를 여는 것에 의해, 노즐(14)로부터 SC1용액을 기판(W)의 이면에 공급할 수 있다. 한편, 복수 종류의 약액을 사용하는 경우에는 마찬가지의 구성을 갖는 약액공급부를 각각의 약액마다 설치하면 좋다.
또한, 액공급부(30)도 액공급부(20)와 동일 구성을 갖고 있고, 장치 전체를 제어하는 제어유닛(4)으로부터의 제어지령에 따라 밸브(303, 305)의 개폐의 전환에 의해 믹싱유닛(304)으로부터 DIW 또는 SC1용액을 선택적으로 기판(W)의 표면을 향하여 공급 가능하게 된다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 기판(W)의 표면을 향하여 SC1용액을 공급하는 액공급부(30)가 본 발명의 「공급수단」으로서 기능하고 있다.
다음에, 도 7을 참조하면서, 동결유닛(2)에 대하여 설명한다. 도 7은 도 4의 기판처리장치에 장착되는 동결유닛(2)의 구성을 나타내는 도면이다. 이 동결유닛(2)은 기판 표면에 형성된 액막을 동결시키는 처리를 실행한다. 동결유닛(2)은 격벽(40)으로 구획된 거의 직방체 형상의 처리실(41)(냉각처리실)내에, 기판(W)보다 약간 큰 석영제 또는 SUS나 알루미늄제의 쿨링 플레이트(cooling plate, 42)(기판냉각부)를 갖고 있다. 이 쿨링 플레이트(42)는 거의 수평하고 기판(W)의 평면크기보다 큰 기판냉각면(42a)를 갖고, 이 기판냉각면(42a)에는 원형의 근접볼(proximity ball, 43)(지지수단)이 복수개 돌출 설치되어 있다. 쿨링 플레이트(42)의 내부에는 냉매경로(44)가 기판냉각면(42a)을 따라 거의 평행하게 형성되어 있고, 이 냉매경로(44)의 양단이 냉매공급부(45)에 접속되어 있다. 냉매공급부(45)는 냉매를 냉각시키는 냉각수단과, 냉매를 냉매경로(44)로 압송(壓送)하여 냉매경로(44)내를 순환시키는 펌프 등의 압송수단을 구비한다. 이 때문에, 냉매공급부(45)로부터 냉매가 공급되어, 냉매경로(44)를 나온 냉매는 다시 냉매공급부(45)로 복귀되도록 되어 있다. 한편, 냉매로서는, 기판냉각면(42a)을 전처리액의 응고점보다 낮은 온도로 냉각하는 것이면 좋다.
또한, 쿨링 플레이트(42)를 상하방향으로 관통하도록 복수개의 리프트 핀(lift pin, 46)이 배치되어 있고, 이 리프트 핀(46)과, 이 리프트 핀(46)을 승강하는 에어 실린더(air cylinder) 등을 포함하는 핀승강기구(47)에 의해, 기판(W)을 기판냉각면(42a)에 대하여 근접/격리시키는 근접/격리기구가 구성되어 있다. 리프트 핀(46)은 그 상단에 기판(W)을 지지할 수 있고, 핀승강기구(47)에 의한 승강에 의해, 기판(W)을, 기판반송기구(3)와의 사이에서의 기판 주고받기를 위한 기판 주고받기 높이(이점쇄선의 위치)에 지지할 수 있는 것 이외에, 쿨링 플레이트(42)의 기판냉각면(42a)보다 아래쪽(정확하게는, 근접볼(43)보다 아래쪽)에 그 상단을 매 몰시킴으로써, 기판(W)을 기판냉각면(42a) 위(정확하게는, 근접볼(43) 위)에 재치할 수 있다(실선의 위치).
기판반송기구(3)가 대향가능한 전면(前面)격벽(40a)에는, 기판 주고받기 높이에 대응하는 위치에, 기판통과구(49)가 형성되어 있고, 이 기판통과구(49)를 개폐하기 위한 셔터(shutter)기구(50)가 설치되어 있다. 이 셔터기구(50)는 기판통과구(49)를 폐쇄할 수 있는 셔터판(51)과, 이 셔터판(51)을 기판통과구(49)를 폐쇄한 폐쇄위치와 기판통과구(49)를 개방한 개방위치와의 사이에서 이동시키는 셔터구동기구(52)를 갖고 있다. 셔터판(51)을 개방위치로 하여 기판통과구(49)를 개방한 상태에서는, 기판반송기구(3)는 처리실(41)내로 들어가, 리프트 핀(46)과의 사이에서 기판(W)의 주고받기를 행할 수 있다. 한편, 냉매공급부(45), 핀승강기구(47) 및 셔터구동기구(52)의 각 동작 등은 제어유닛(4)에 의해 제어되도록 되어 있다.
다음에, 상기한 바와 같이 구성된 기판처리장치의 동작에 대하여 도 8을 참조하면서 상세히 설명한다. 도 8은 도 4의 기판처리장치의 동작을 나타내는 플로우 챠트이다. 여기에서는, 동작 이해를 돕기 위하여 1개의 기판(W)에 착목하여 장치 각 구성부의 동작에 대하여 설명한다. 전(前)공정에서 소정의 처리(예를 들면, 약액처리)를 받은 기판(W)은 세정유닛(1)으로 반송되어, 스핀척(11)에 지지된다. 그리고, 제어유닛(4)은 모터(13)를 구동시켜 스핀척(11)을 회전시킴과 아울러, 개폐밸브(303)를 열어 노즐(24)로부터 기판(W)의 표면에 DlW를 공급한다. 기판 표면에 공급된 DIW는 기판(W)의 회전에 따르는 원심력에 의해 표면 전체로 넓혀져, 그 일부가 기판 바깥으로 털어 내진다. 이에 의해, 기판 표면이 수세(水洗)됨과 아울 러, 기판 표면에 소정의 두께의 액막(수막)이 형성된다(단계 S11).
이와 같이 하여, 세정유닛(1)에서의 액막형성처리가 종료되면, 기판 표면에 형성된 액막이 건조하지 않는 동안에, 기판반송기구(3)는 기판(W)을 세정유닛(1)으로부터 동결유닛(2)에 장치내에서 반송한다(단계 S12). 구체적으로는, 기판반송기구(3)는 표면에 액막이 형성된 기판(W)을 세정유닛(1)으로부터 반출한 후, 동결유닛(2)의 처리실(41)내에 반입하여 리프트 핀(46) 위에 재치한다. 제어유닛(4)은 이 기판(W)의 반송을 소정의 제한시간 내에서 완료하도록 반송시간의 관리를 행한다. 이와 같이 기판(W)을 반송시킴으로써, 액막의 건조를 억제하여, 기판 표면에 잔류시키는 액막의 두께를 정확하게 제어할 수 있다. 한편, 이때, 셔터판(51)은 상승시키고, 기판통과구(49)를 개방상태로 함과 아울러, 리프트 핀(46)을 상승시켜 둔다.
이 후, 제어유닛(4)은 셔터판(51)을 하강시켜 폐쇄상태로 함과 아울러, 핀승강기구(47)을 제어하여 리프트 핀(46)을 하강시키고, 기판(W)을 기판냉각면(42a)에 근접시켜 근접볼(43) 위에 재치한다. 이에 의해, 기판(W)의 하면이 근접볼(43)에 접촉하여 지지됨과 아울러, 기판(W)은 기판냉각면(42a)과의 사이에 미소한 틈(간격)을 마련한 상태에서, 기판냉각면(42a)과 대향하면서 근접 배치된다. 따라서, 기판(W)이 근접볼(43)에 의해 지지되어 기판냉각면(42a)에 근접되어 있는 상태에서는 기판(W)은 기판냉각면(42a)으로부터의 냉열(冷熱)의 전도(傳導)에 의해 하면측으로부터 냉각된다. 그 결과, 기판 표면에 부착되어 있는 액막이 동결된다(단계 S13; 제1 공정).
이때, 액막이 체적팽창(섭씨 O℃의 물이 섭씨 0℃의 얼음으로 되면, 그 체적은 약 1.1배로 증가함)함으로써, 기판(W)에 부착되어 있는 입자는 기판(W)의 표면으로부터 미소거리만큼 이동한다. 즉, 기판 표면과 입자의 사이로 들어간 액막의 체적이 증가함으로써 입자가 미소거리만큼 기판 표면으로부터 멀어진다. 그 결과, 기판(W)과 입자와의 사이의 부착력이 저감되고, 나아가서는 입자가 기판 표면으로부터 분리되는 것으로 된다. 이때, 기판 표면에 미세패턴이 형성되어 있는 경우이라도, 액막의 체적팽창에 의해 패턴에 가해지는 압력은 모든 방향에 같고, 즉 패턴에 가하여지는 힘이 상쇄되므로 패턴을 도괴시키는 일이 없다. 또한 입자와 기판(W)과의 사이에는 액(DIW)이 침입하고 있지만, 기판 표면에 형성된 디바이스 패턴은 기판과 일체로 되어 밀착하고 있기 때문에, 그 패턴과 기판의 하지(下地)와의 사이에는 액이 침입하지 않는다. 그 때문에, 패턴을 박리 혹은 도괴시키는 일없이, 입자만을 선택적으로 우선하여 기판 표면으로부터 제거할 수 있다.
소정시간의 경과 후, 액막의 동결이 완료되면, 제어유닛(4)은 핀승강기구(47)를 제어하여 리프트 핀(46)을 상승시켜, 기판(W)을 기판 주고받기 높이까지 안내한다. 그리고, 셔터판(51)이 개방되고, 기판통과구(49)를 통하여 기판반송기구(3)에 동결처리된 기판(W)이 주고받아진다. 계속하여, 기판반송기구(3)는 동결처리 후의 기판(W)을 동결유닛(2)으로부터 다시 세정유닛(1)으로 반송한다(단계 S14). 여기에서, 동결유닛(2)으로부터 세정유닛(1)에의 기판(W)의 반송의 타이밍은 방치하지 않는 한 임의적이다. 즉, 동결막이 융해하고나서 기판(W)을 반송하여도 좋고, 동결막이 융해하지 않는 동안에 기판(W)의 반송을 완료하여도 좋다. 다 만, 후자와 같이 동결상태에 있는 피막이 완전히 융해하지 않는 동안에 기판(W)을 반송함으로써, 동결처리에 의해 일단 기판(W)으로부터 분리된 오염물질이 기판(W)에 재부착하는 것을 확실하게 회피할 수 있다. 따라서, 제어유닛(4)은 동결막이 융해하지 않는 동안에 기판반송기구(3)가 기판(W)의 반송을 완료하도록 반송시간을 관리하는 것이 바람직하다.
기판반송기구(3)에 의해 동결 후의 기판(W)이 세정유닛(1)에 반입되면, 기판(W)이 스핀척(11)에 지지되어, 기판 표면(상면)에 차단부재(21)가 근접 배치된다. 그리고, 기판(W)이 베이스부재(111)와 차단부재(21)에 끼워진 상태에서, 모터(13)의 구동을 시작하여 스핀척(11)과 함께 기판(W)을 회전시킨다. 또한, 개폐밸브(205, 305)를 열어서 처리액으로서 SC1용액을 노즐(14, 24)로 압송한다. 이에 의해 상기 노즐(14, 24)로부터 기판(W)의 양면으로의 SC1용액의 공급이 개시되어, SC1용액에 의한 세정(SC1세정)이 실행된다.
이에 의해 기판 표면의 동결막이 SC1용액에 의해 해동됨과 아울러 기판 표면으로부터 제거된다(단계 S15; 제2 공정). 즉, 액막의 동결에 의해 기판(W)과의 부착력이 약해지고, 또는 기판 표면으로부터 분리된 액막 중의 입자가 기판 표면으로부터 제거되어 SC1용액 중에 확산된다. 또한, 기판의 회전에 따르는 원심력에 의해, SC1용액과 함께 SC1용액 중에 확산한 입자가 기판 바깥으로 용이하게 배출된다. 즉, 기판 표면에 공급되는 SC1용액에 의해 입자가 기판 바깥을 향하여 흘러가게 됨과 아울러, 원심력에 의해 그 유속을 향상시킬 수 있어, 기판(W)으로부터의 입자의 배출이 촉진된다. 따라서, 기판 표면에 형성된 패턴에 손상을 주는 일없 이, 기판(W)으로부터 입자를 제거할 수 있다. 또한, 기판(W)의 이면(하면)에 대하여도 SC1용액이 기판(W)의 회전에 의해 이면 전체로 넓혀져 기판(W)의 이면이 세정된다. 따라서, 기판 표면뿐만 아니라, 기판(W)의 전체로부터 입자를 제거할 수 있다.
단계 S15에서 막제거처리가 완료된 것이 확인되면, 개폐밸브(205, 305)를 닫아, 노즐(14, 24)로부터 기판(W)에의 SC1용액의 공급을 정지한 후, 기판(W)을 그대로 회전시켜 SC1용액을 털어내서 장치 바깥으로 배액한다. 이와 같이 하여 SC1용액의 액 중단이 완료되면, 개폐밸브(17, 27)를 열어, 기판(W)과 베이스부재(111) 및 기판(W)과 차단부재(21)와의 사이의 공간으로 불활성 가스를 공급한다. 기판(W)의 주변분위기를 불활성 가스 분위기로 바꾼 후, 개폐밸브(203, 303)를 열면, DlW가 린스액으로서 기판(W)의 양쪽 주면(主面)에 공급되어, 기판(W)에 대하여 린스처리가 행하여진다(단계 S16). 린스처리의 종료 후, 개폐밸브(203, 303)를 닫는다.
계속하여, 제어유닛(4)은 모터(13, 23)의 회전속도를 높여서 기판(W) 및 차단부재(21)를 고속회전시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 건조(스핀 드라이)가 실행된다(단계 S17). 기판(W)의 건조 종료 후, 기판(W) 및 차단부재(21)의 회전을 정지함과 아울러 개폐밸브(17, 27)를 닫아서 불활성 가스의 공급을 정지한다. 이 상태에서 기판반송기구(3)가 처리가 끝난 기판(W)을 장치로부터 반출하여, 1개의 기판(W)에 대한 세정처리가 종료된다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, SC1세정 전의 전처리로서 기판 표면에 부착시킨 액막(수막)의 동결처리를 실행하고 있다. 이에 의해, 기판 표면에 대한 입자의 부착력을 약화시키고, 나아가서는 동결 후의 액막 중에 입자를 분리시키고, 기판 표면과 입자와의 사이에 작용하는 인력을 전처리를 실행하지 않은 경우와 비교하여 상대적으로 저하시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 이와 같이 기판 표면으로부터 입자를 이간시켜 감으로써, 기판 표면에 SC1용액을 공급하여 세정하는 과정에 있어서, 기판 표면과 입자와의 틈에 SC1용액이 용이하게 들어간다. 따라서, SC1용액에 의한 반발작용을 유감없이 발휘할 수 있다. 또한 입자와 기판 표면과의 사이에 작용하는 인력은 저하되므로, 기판 표면과 입자와의 사이에 작용하는 반발력이 상대적으로 인력에 대하여 상회하게 된다. 그 결과, 기판 표면으로부터 입자를 효율적으로 제거할 수 있다. 즉, SC1세정 전의 전처리로서 액막의 동결이 행하여짐으로써, SC1용액에 의한 입자제거 효과가 뒷받침된다. 그 결과, 기판(W)에 대하여 SC1세정과 같은 화학세정을 단독으로 실시하는 경우에 비교하여, 기판(W)에 손상을 주는 일 없이 입자의 비약적으로 제거율을 향상시킬 수 있다.
<제2 실시형태>
도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 기판처리장치에 장착된 세정유닛의 구성을 나타내는 단면도이다. 상기 제1 실시형태에서는, 물리/화학세정으로서 SC1세정을 실행하여 SC1세정 전에 전처리(액막형성·액막의 동결)를 실시함으로써 SC1세정에 의한 입자제거 효과를 뒷받침하고 있지만, 이 제2 실시형태에서는 물리/화학세정으로서 이류체 노즐을 사용한 액방울에 의한 세정(액방울 세정)을 실행하여 액방울 세정 전에 전처리를 실시함으로써 액방울 세정에 의한 입자제거 효과를 뒷 받침하고 있다. 이 제2 실시형태에 의한 기판처리장치에 장착된 세정유닛(1A)이 제1 실시형태와 크게 다른 점은 기판 표면에 액방울을 공급하기 위하여 액방울공급부(60)가 새롭게 추가되어 있는 점이다. 한편, 차단부재(21)는 스핀척(11)의 위쪽의 퇴피위치로 퇴피하고 있고, 도 9에서는 도시를 생략하고 있다. 또한, 그 밖의 구성 및 동작은 제1 실시형태와 같기 때문에, 여기에서는 동일부호를 붙여서 설명을 생략한다.
액방울공급부(60)는 회전 구동되는 기판(W)의 표면에 대하여, 처리액으로서 DIW와 질소가스(본 발명의 「기체」에 상당)를 혼합시켜 생성한 액방울을 공급하기 위해, 이류체 노즐(61)을 구비하고 있다. 이 이류체 노즐(61)은 스핀척(11)의 위쪽 위치에, 이류체 노즐(61)로부터 기판(W)을 향하여 공급되는 DIW가 기판(W)의 법선방향(도 9의 상하방향)과 거의 평행하게 되는 배치 자세로 배치되어 있다. 이류체 노즐(61)은 1개의 아암(62)의 선단(先端)측에 고착되는 한편, 아암(62)의 기단(基端)부에는 노즐이동기구(63)가 연결되어 있다. 그리고, 제어유닛(4)으로부터의 제어지령에 따라 노즐이동기구(63)가 작동함으로써 아암(62)을 소정의 회전축심 주위로 요동 구동한다. 따라서, 상기한 배치 자세인 채로 노즐이동기구(63)는 이류체 노즐(61)을 기판 표면과 거의 평행하게 대향 이동시킨다.
이류체 노즐(61)은 배관(64)을 통하여 본 발명의 「처리액공급원」으로서 기능하는 DIW공급원(64S)과 접속되어 있어, DIW공급원(64S)으로부터 DIW의 공급을 받고 있다. 이 배관(64)에는 개도(開度) 조정이 가능한 밸브(64V)가 개재되어 있고, 제어유닛(4)으로부터의 지령에 따라, 이류체 노즐(61)에 공급되는 DIW의 유로의 개 폐, 및 DlW의 유량·유속의 조절을 행할 수 있도록 되어 있다. 또한, 이류체 노즐(61)은 배관(65)을 통하여 본 발명의 「기체공급원」으로서 기능하는 질소가스공급원(65S)으로부터 고압의 질소가스의 공급을 받고 있다. 이 배관(65)에는 개도 조정이 가능한 밸브(65V)가 개재되어 있고, 제어유닛(4)로부터의 지령에 따라, 이류체 노즐(61)에 공급되는 질소가스의 유로의 개폐, 및 질소가스의 유량·유속의 조절을 행할 수 있도록 되어 있다. 이와 같이, 제어유닛(4)이 밸브(64V, 65V)를 제어함으로써 이류체 노즐(61)에 공급되는 DIW 및 질소가스의 유량·유속을 조정 가능하게 된다. 그리고, 이류체 노즐(61)은 유량 조정된 DIW 및 질소가스의 공급을 받아 DIW의 액방울을 생성하고, 이 액방울을 기판(W)을 향하여 공급 가능하게 된다.
도 10은 세정유닛(1A)에 장착된 이류체 노즐의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시형태에서는, DIW와 질소가스를 공중(노즐 외부)에서 충돌시켜 DIW의 액방울을 생성하는 혼합시키는, 소위 외부혼합형의 이류체 노즐을 사용하고 있다. 이류체 노즐(61)은 몸통부(611)의 내부에 처리액토출구(612a)를 갖는 처리액토출노즐(612)이 삽입 통과된다. 이 처리액토출구(612a)는 이류체 노즐(61)의 우산부(傘部, 611a)의 상면부(611b)에 배치되어 있다. 이 때문에, 처리액배관(64)을 통하여 DIW가 DIW공급원(64S)으로부터 공급되면, DIW가 처리액토출구(612a)로부터 기판(W)을 향하여 토출된다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 처리액토출노즐(612)이 본 발명의 「처리액토출수단」으로서 기능하고 있다.
또한, 기체토출노즐(613)이 본 발명의 「기체토출수단」으로서 처리액토출노 즐(612)에 근접하여 설치되어 있고, 이 처리액토출노즐(612)을 둘러싼 링모양의 가스통로를 규정하고 있다. 기체토출노즐(613)의 선단부는 끝이 가늘게 테이퍼(taper) 형상으로 이루어져 있고, 이 노즐 개구는 기판(W)의 표면에 대향하고 있다. 이 때문에, 배관(65)을 통하여 질소가스공급원(65S)으로부터 질소가스가 공급되면, 질소가스가 기체토출노즐(613)의 기체토출구(613a)로부터 기판(W)을 향하여 토출된다. 이와 같이 토출되는 질소가스의 토출궤적(軌跡)은 처리액토출구(612a)로부터의 DIW의 토출궤적에 교차하고 있다. 즉, 처리액토출구(612a)로부터의 액체(DIW)류는 혼합영역내의 충돌부위(G)에 있어서 기체(질소가스)류와 충돌한다. 기체류는 이 충돌부위(G)에 수속(收束)하도록 토출된다. 이 혼합영역은 몸통부(611)의 하단부의 공간이다. 이 때문에, 처리액토출구(612a)로부터의 DIW의 토출방향의 바로 근방에서 DIW는 거기에 충돌하는 질소가스에 의해 신속하게 액방울화된다. 이와 같이 하여, 세정용 액방울이 생성된다. 한편, 본 실시형태에 있어서, 이류체 노즐(61)의 상면부(611b)에 있어서 처리액토출구(612a)와 기체토출구(613a)는 동일 면(面)일 필요는 없고, 어느 쪽인가가 돌출하고 있어도 좋다.
이와 같이 구성된 세정유닛(1A)를 장착하는 기판처리장치에서는, 동결처리 후의 기판(W)이 세정유닛(1A)으로 반송되어, 스핀척(11)에 지지되면, 모터(13)에 의해 스핀척(11)에 지지된 기판(W)을 회전시킨다. 그리고, 노즐이동기구(63)에 의해 이류체 노즐(61)을 기판(W) 위에서 이동시키면서, 이류체 노즐(61)로부터 기판(W)의 상면을 향하여 DIW의 액방울을 분사시킨다. 또한, 이와 같이 하여 DlW의 액방울을 기판(W)의 표면에 공급하면서, 이류체 노즐(61)은 기판(W)의 중심과 대향 하는 위치와 기판(W)의 주연부에 대향하는 위치와의 사이에서 요동된다. 이에 의해, 기판(W)의 표면전체에 DlW의 액방울을 충돌시킬 수 있어, 기판 표면의 동결막이 제거된다. 즉, DIW의 액방울이 갖는 운동 에너지에 의해, 기판(W)의 표면에 부착된 입자가 동결막과 함께 물리적으로 제거된다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 액방울이 갖는 운동 에너지를 이용하여 세정을 행하고 있지만, 액방울 세정 전의 전처리로서 기판 표면에 부착시킨 액막(수막)을 동결시킴으로써, 액방울 세정에 의한 입자제거 효과를 다음과 같이 하여 뒷받침하고 있다. 즉, 액방울을 사용한 세정에 있어서는, 액방울이 갖는 운동 에너지를 이용하여, 기판 표면에 부착된 입자에 액방울을 충돌시킴으로써 기판 표면으로부터 입자를 제거하고 있다. 이때, 입자의 기판 표면에의 부착력이 클수록, 입자를 기판 표면으로부터 분리시키는 에너지(운동 에너지)도 필요하게 된다. 그러나, 이러한 에너지를 입자에 주기 위하여 액방울이 갖는 운동 에너지를 높이면, 기판 표면에 형성된 미세패턴도 도괴하여 버리게 된다. 그래서, 액방울 세정 전처리로서 기판 표면에 부착시킨 액막을 동결시킴으로써, 미리 기판 표면에 대한 입자의 부착력을 약화시키고, 나아가서는 기판 표면으로부터 동결막 중에 분리시키고 있다.
이에 의해, 비교적 작은 운동 에너지를 갖는 액방울이라도, 입자를 기판 표면으로부터 용이하게 제거하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 기판(W)에 손상을 주는 일 없이 입자의 제거율을 향상시킬 수 있다.
<기타>
한편, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 벗어나지 않는 한에 있어서 상세히 설명한 것 이외에 각종의 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 세정유닛(1, 1A)에 있어서 액막형성처리와 동결 후의 막제거처리를 실행하고 있지만, 액막형성처리와 막제거처리를 각각 별도의 유닛으로 실행하도록 하여도 좋다. 이와 같이 구성함으로써, 각 처리에 적합한 구성을 사용하는 것이 가능하게 되어, 처리성능의 향상 및 유닛구성의 간소화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 세정유닛(1, 1A)에 있어서 액막형성처리 및 막제거처리를 실행하는 한편, 동결유닛(2)에 있어서 액막동결처리를 실행하고 있지만, 1개의 기판처리장치(처리챔버)내에서 액막형성처리, 액막동결처리 및 막제거처리를 실행하도록 하여도 좋다. 여기에서, 이러한 기판처리장치에 있어서, 기판 표면에 형성된 액막을 동결시키는 액막동결방법으로서는 다음과 같은 것이 있다. 예를 들면, 일본 특개평3-145130호 공보에 기재한 장치에 있어서는, 처리챔버내에 기판을 수용하여, 이 기판을 받침대(pedestal; 대좌(台座))상에 지지하고 있다. 그리고, 기판 표면에 증기 또는 초순도 수증기 등의 제거 유체를 공급하고 있다. 이에 의해, 기판 표면상에 제거 유체에 의한 액막이 형성된다. 계속하여, 제거 유체의 동결온도를 밑도는 온도를 갖는 냉각가스를 처리챔버내에 토출하여, 이 냉각가스를 처리챔버내에서 순환시키고 있다. 그렇게 하면, 기판 표면상의 액막이 동결하여, 기판 표면의 전면에 동결층(동결막)이 생성된다.
그런데, 일본 특개평3-145130호 공보에 기재한 장치에서는, 처리챔버내에 냉 각가스를 토출함과 아울러 이 냉각가스를 처리챔버내에서 순환시켜 기판 표면에 동결층을 생성하고 있다. 이 때문에, 기판뿐만 아니라, 받침대 등의 기판지지수단을 포함하는, 기판의 주변에 위치하는 주변부재(이하, 간단히 「기판주변부재」라고 함)도 냉각가스에 의해 동결온도 이하 혹은 그 부근의 온도까지 냉각되어버린다. 그 결과, 기판주변부재가 냉열에 의해 손상을 받아, 기판주변부재의 내구성이 열화(劣化)하여 버리는 문제가 발생하였었다. 특히, 동일한 처리챔버내에서 액막의 동결처리와 약액을 사용한 약액처리를 기판에 대하여 실시하는 경우에는, 약액에 의한 기판주변부재의 부식을 막기 위하여 내약품성을 갖는 재료로 기판주변부재를 구성할 필요가 있다. 이러한 이유로부터, 내약품성을 갖춘 수지재료를 중심으로 하여 기판주변부재를 형성하는 것이 많아지고 있다. 그러나, 이러한 수지재료로 기판주변부재를 형성한 경우에는 기판주변부재의 내냉열성(耐冷熱性)을 확보하는 것이 곤란하고, 액막동결의 처리회수나 처리시간에 따라 기판주변부재의 내구성이 현저하게 열화될 우려가 있었다.
이 때문에, 기판주변부재의 내구성이 열화하는 것을 억제하면서 기판 표면의 전면(全面)에 동결막을 생성하는 것이 요구되고 있었다. 그래서, 이러한 요구에 응하기 위하여, 기판처리장치를 아래와 같이 구성하고 있다(제3∼제6 실시형태).
<제3 실시형태>
도 11은 본 발명에 의한 기판처리장치의 제3 실시형태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 12는 도 11의 기판처리장치의 제어구성을 나타내는 블록도이다. 이 기판처리장치는 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)의 표면(Wf)에 부착되어 있는 입자 등의 오 염물질을 제거하기 위한 세정처리에 사용되는 매엽식의 기판처리장치이다. 더 구체적으로는, 미세패턴이 형성된 기판 표면(Wf)에 액막을 형성한 후, 이 액막을 동결시키고나서 동결 후의 액막(동결막)을 기판 표면(Wf)으로부터 제거함으로써, 기판(W)에 대하여 일련의 세정처리(액막형성+액막동결+막제거)를 실시하는 장치이다.
이 기판처리장치는 기판(W)에 대하여 세정처리를 실시하는 처리공간을 그 내부에 갖는 처리챔버(100)를 구비하고, 처리챔버(100)내에 기판 표면(Wf)을 위쪽으로 향한 상태로 기판(W)을 거의 수평자세로 지지하여 회전시키는 스핀척(200)과, 스핀척(200)에 지지된 기판(W)의 표면(Wf)을 향하여 액막을 동결시키기 위한 냉각가스를 토출하는 냉각가스토출노즐(300)(본 발명의 「동결기구」에 상당)과, 기판 표면(Wf)에 처리액의 액방울을 공급하는 이류체 노즐(5)과, 스핀척(200)에 지지된 기판(W)의 표면(Wf)을 향하여 약액을 토출하는 약액토출노즐(6)(본 발명의 「공급수단」에 상당)과, 스핀척(200)에 지지된 기판(W)의 표면(Wf)에 대향 배치된 차단부재(9)가 설치되어 있다. 처리액으로서는, 약액 또는 순수나 DIW(deionized water) 등의 린스액 등을 사용할 수 있다.
스핀척(200)은 회전지축(210)이 모터를 포함하는 척회전기구(220)의 회전축에 연결되어 있고, 척회전기구(220)의 구동에 의해 회전중심(AO)을 중심으로 회전 가능하게 된다. 회전지축(210)의 상단부에는, 원반형상의 스핀 베이스(230)가 일체적으로 나사 등의 체결부품에 의해 연결되어 있다. 따라서, 장치 전체를 제어하는 제어유닛(400)(도 12)으로부터의 동작 지령에 따라 척회전기구(220)를 구동시킴으로써 스핀 베이스(230)가 회전중심(AO)을 중심으로 회전한다. 이와 같이, 본 실 시형태에서는, 척회전기구(220)가 본 발명의 「회전수단」으로서 기능한다.
스핀 베이스(230)의 주연부 부근에는, 기판(W)의 주연부를 파지하기 위한 복수개의 척핀(chuck pin, 240)이 세워 설치되어 있다. 척핀(240)은 원형의 기판(W)을 확실하게 지지하기 위하여 3개 이상 설치하여 있으면 좋고, 스핀 베이스(230)의 주연부에 따라 등각도 간격으로 배치되어 있다. 척핀(240)의 각각은 기판(W)의 주연부를 아래쪽으로부터 지지하는 기판지지부와, 기판지지부에 지지된 기판(W)의 외주단면을 압압(押壓)하여 기판(W)을 지지하는 기판지지부를 구비하고 있다. 각 척핀(240)은, 기판지지부가 기판(W)의 외주단면을 압압하는 압압상태와, 기판지지부가 기판(W)의 외주단면으로부터 멀어지는 개방상태와의 사이를 전환가능하게 구성되어 있다.
그리고, 스핀 베이스(230)에 대하여 기판(W)이 주고받기될 때는, 복수개의 척핀(240)을 개방상태로 하고, 기판(W)에 대하여 세정처리를 행할 때는, 복수개의 척핀(240)을 압압상태로 한다. 압압상태로 함으로써, 복수개의 척핀(240)은 기판(W)의 주연부를 파지하여 그 기판(W)을 스핀 베이스(230)로부터 소정 간격을 사이에 두고 거의 수평자세로 지지할 수 있다. 이에 의해, 기판(W)은 그 표면(패턴 형성면, Wf)을 위쪽으로 향하고, 이면(Wb)을 아래쪽으로 향한 상태로 지지된다.
스핀척(200)의 바깥쪽에는, 제1 회동모터(310)가 설치되어 있다. 제1 회동모터(310)에는, 제1 회동축(330)이 접속되어 있다. 또한, 제1 회동축(330)에는, 제1 아암(350)이 수평방향을 뻗도록 연결되어, 제1 아암(350)의 선단에 냉각가스토출노즐(300)가 부착되어 있다. 그리고, 제어유닛(400)으로부터의 동작 지령에 따 라 제1 회동모터(310)가 구동됨으로써, 제1 아암(350)을 제1 회동축(330) 주위로 요동시킬 수 있다.
도 13은 도 11의 기판처리장치에 장착된 냉각가스토출노즐의 동작을 나타내는 도면이다. 여기에서, 도 13(a)는 측면도, 도 13(b)은 평면도이다. 제1 회동모터(310)를 구동하여 제1 아암(350)을 요동시키면, 냉각가스토출노즐(300)은 기판 표면(Wf)에 대향하면서 도 13(b)의 이동궤적(T), 즉 기판(W)의 회전 중심위치(Pc)로부터 기판(W)의 단연(端緣)위치(Pe)로 향하는 궤적(T)을 따라 이동한다. 여기에서, 회전중심위치(Pc)는 기판 표면(Wf)과 대향하면서 기판(W)의 회전중심(AO) 위에 위치한다. 또한, 냉각가스토출노즐(300)은 기판(W)의 측방으로 퇴피 대기위치(Ps)로 이동 가능하게 된다.
냉각가스토출노즐(300)은 냉각가스공급부(640)(도 12)와 접속되어 있고, 제어유닛(400)으로부터의 동작 지령에 따라 냉각가스공급부(640)로부터 냉각가스를 냉각가스토출노즐(300)에 공급한다. 이 때문에, 냉각가스토출노즐(300)이 기판 표면(Wf)에 대향 배치되면, 냉각가스토출노즐(300)로부터 기판 표면(Wf)을 향하여 국부적으로 냉각가스가 토출된다. 따라서, 냉각가스토출노즐(300)로부터 냉각가스를 토출시킨 상태에서, 제어유닛(400)이 기판(W)을 회전시키면서 이 냉각가스토출노즐(300)을 이동궤적(T)에 따라 이동시킴으로써, 냉각가스를 기판 표면(Wf)의 전면에 걸쳐 공급할 수 있다. 이에 의해, 이후에 설명하는 바와 같이 기판 표면(Wf)에 액막(11f)이 형성되어 있으면, 이 액막(11f)의 전체를 동결시켜 기판 표면(Wf)의 전면에 동결막(13f)을 생성 가능하게 된다.
기판 표면(Wf)으로부터의 냉각가스토출노즐(300)의 높이는 냉각가스의 공급량에 따라서도 다르지만, 예를 들면 50mm 이하, 바람직하게는 수mm 정도로 설정된다. 이러한 기판 표면(Wf)으로부터의 냉각가스토출노즐(300)의 높이 및 냉각가스의 공급량은 (1)냉각가스가 갖는 냉열을 액막(11f)에 효율적으로 부여하는 관점, (2)냉각가스에 의해 액막의 액면(液面)이 흐트러지는 일이 없도록 액막을 안정하게 동결하는 관점으로부터 실험적으로 정해진다.
냉각가스로서는, 기판 표면(Wf)에 형성된 액막(11f)을 구성하는 액체의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 가스, 예를 들면 질소가스, 산소가스 및 청정한 공기 등을 사용할 수 있다. 이러한 냉각가스에 의하면, 기판 표면(Wf)에의 가스공급 전에 필터 등을 사용하여 냉각가스에 포함되는 오염물질을 제거하는 것이 용이하다. 따라서, 액막(11f)을 동결시킬 때에, 기판 표면(Wf)이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 본 실시형태에서는, 이후에 설명하는 바와 같이 기판 표면(Wf)에 DIW에 의한 액막(11f)이 형성된 상태에서 냉각가스토출노즐(300)로부터 기판 표면(Wf)을 향하여 냉각가스를 토출함으로써, 액막(11f)을 동결시킨다. 따라서, 냉각가스는 액막(11f)을 구성하는 DIW의 응고점(빙점)보다 낮은 온도로 조정된 것이 사용된다.
또한, 스핀척(200)의 바깥쪽에 제2 회동모터(510)가 설치되어 있다. 제2 회동모터(510)에는 제2 회동축(530)이 접속되고, 제2 회동축(530)에는 제2 아암(550)이 연결되어 있다. 또한, 제2 아암(550)의 선단에 이류체 노즐(5)이 부착되어 있다. 그리고, 제어유닛(400)으로부터의 동작 지령에 따라 제2 회동모터(510)가 구동됨으로써, 이류체 노즐(5)을 제2 회동축(530) 주위로 요동시킬 수 있다. 이류체 노즐(5)은 기판 표면(Wf)을 세정하기 위하여 처리액과 기체를 혼합하여 생성한 처리액의 액방울을 토출한다. 한편, 이류체 노즐(5)의 구성은 도 10에 나타내는 이류체 노즐(61)의 구성과 동일하기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다.
스핀척(200)의 회전지축(210)은 중공축으로 이루어진다. 회전지축(210)의 내부에는, 기판(W)의 이면(Wb)에 처리액을 공급하기 위한 처리액공급관(250)이 삽입 통과되어 있다. 처리액공급관(250)은 스핀척(200)에 지지된 기판(W)의 하면(이면(Wb))에 근접하는 위치까지 뻗어 있고, 그 선단에는 기판(W)의 하면 중앙부로 향하여 처리액을 토출하는 처리액 노즐(270)이 설치되어 있다. 처리액공급관(250)은 약액공급부(610) 및 린스액공급부(620)와 접속되어 있고, 약액공급부(610)로부터 SC1용액(암모니아수와 과산화수소수와의 혼합 수용액) 등의 약액이 린스액공급부(620)로부터 DIW 등의 린스액이 선택적으로 공급된다.
회전지축(210)의 내벽면과 처리액공급관(250)의 외벽면의 틈은 원통형상의 가스공급로(290)를 형성하고 있다. 이 가스공급로(290)는 건조가스공급부(650)와 접속되어 있고, 스핀 베이스(230)와 기판 이면(Wb)과의 사이에 형성되는 공간에 건조가스로서 질소가스를 공급할 수 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 건조가스공급부(650)로부터 건조가스로서 질소가스를 공급하고 있지만, 공기나 다른 불활성 가스 등을 토출하여도 좋다.
또한, 스핀척(200)의 바깥쪽에는 제3 회동모터(670)이 설치되어 있다. 제3 회동모터(670)에는 제3 회동축(680)이 접속되어 있다. 또한, 제3 회동축(680)에는 제3 아암(690)이 수평방향으로 뻗도록 연결되어, 제3 아암(690)의 선단에 약액토출 노즐(6)이 부착되어 있다. 그리고, 제어유닛(400)으로부터의 동작 지령에 따라 제3 회동모터(670)가 구동됨으로써, 약액토출노즐(6)을 기판(W)의 회전중심(AO)의 위쪽의 토출위치와 토출위치로부터 측방으로 퇴피한 대기위치와의 사이에서 왕복 이동시킬 수 있다. 약액토출노즐(6)은 약액공급부(610)와 접속되어 있고, 제어유닛(400)으로부터의 동작 지령에 따라 SC1용액 등의 약액이 약액토출노즐(6)로 압송(壓送)된다.
또한, 스핀척(200)의 위쪽에는, 중심부에 개구를 갖는 원반형상의 차단부재(9)가 설치되어 있다. 차단부재(9)는 그 하면(저면)이 기판 표면(Wf)과 거의 평행하게 대향하는 기판 대향면으로 이루어져 있고, 그 평면 크기는 기판(W)의 직경과 동등 이상의 크기로 형성되어 있다. 차단부재(9)는 거의 원통형상을 갖는 지지축(910)의 하단부에 거의 수평하게 설치되어 있고, 지지축(910)은 수평방향으로 뻗는 아암(920)에 의해 기판(W)의 중심을 지나가는 연직축 주위로 회전가능하게 지지되어 있다. 또한, 아암(920)에는 차단부재회전기구(930)와 차단부재승강기구(940)가 접속되어 있다.
차단부재회전기구(930)는 제어유닛(400)으로부터의 동작 지령에 따라 지지축(910)을 기판(W)의 중심을 지나가는 연직축 주위로 회전시킨다. 또한, 차단부재회전기구(930)는 스핀척(200)에 지지된 기판(W)의 회전에 따라 기판(W)과 같은 회전방향으로, 또한 대략 같은 회전속도로 차단부재(9)를 회전시키도록 구성되어 있다.
또한, 차단부재승강기구(940)는 제어유닛(400)으로부터의 동작 지령에 따라, 차단부재(9)를 스핀 베이스(230)에 근접하여 대향시키거나, 반대로 이간시키는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는, 제어유닛(400)은 차단부재승강기구(940)를 작동시킴으로써, 기판처리장치에 대하여 기판(W)을 반입출시킬 때는, 스핀척(200)의 위쪽의 이간위치(도 11에 나타내는 위치)로 차단부재(9)를 상승시킨다. 한편, 기판(W)에 대하여 소정의 처리를 실시할 때는, 스핀척(200)에 지지된 기판(W)의 표면(Wf)의 바로 근방에 설정된 대향위치까지 차단부재(9)를 하강시킨다.
지지축(910)은 중공으로 마무리되며, 그 내부에 차단부재(9)의 개구에 연통시킨 가스공급로(950)가 삽입 통과되어 있다. 가스공급로(950)는 건조가스공급부(650)와 접속되어 있어, 건조가스공급부(650)로부터 질소가스가 공급된다. 본 실시형태에서는, 기판(W)에 대한 세정처리 후의 건조처리시에, 가스공급로(950)로부터 차단부재(9)와 기판 표면(Wf)과의 사이에 형성되는 공간에 질소가스를 공급한다. 또한, 가스공급로(950)의 내부에는, 차단부재(9)의 개구에 연통시킨 액공급관(960)이 삽입 통과되어 있고, 액공급관(960)의 하단에 노즐(970)이 결합되어 있다. 액공급관(960)은 린스액공급부(620)에 접속되어 있어, 린스액공급부(620)로부터 린스액이 공급됨으로써, 노즐(970)로부터 린스액을 기판 표면(Wf)을 향하여 토출가능하게 된다.
다음에, 상기한 바와 같이 구성된 기판처리장치에서의 세정처리 동작에 대하여 도 14를 참조하면서 설명한다. 도 14는 도 11의 기판처리장치의 동작을 나타내는 플로우 챠트이다. 이 장치에서는, 미(未)처리의 기판(W)이 장치내에 반입되면, 제어유닛(400)이 장치 각 구성부를 제어하여 이 기판(W)에 대하여 일련의 세정처 리(액막형성+액막동결+막제거)가 실행된다. 여기에서, 기판 표면(Wf)에 미세패턴이 형성되는 일이 있다. 즉, 기판 표면(Wf)이 패턴형성면으로 이루어져 있다. 그래서, 본 실시형태에서는, 기판 표면(Wf)을 위쪽으로 향한 상태에서 기판(W)이 처리챔버(100)내에 반입되어, 스핀척(200)에 지지된다(단계 S21). 한편, 차단부재(9)는 이간위치에 있어, 기판(W)과의 간섭을 방지하고 있다.
스핀척(200)에 미처리의 기판(W)이 지지되면, 차단부재(9)가 대향위치까지 강하되어, 기판 표면(Wf)에 근접 배치된다. 이에 의해, 기판 표면(Wf)이 차단부재(9)의 기판 대향면에 근접한 상태로 덮어져, 기판(W)의 주변분위기로부터 차단된다. 그리고, 제어유닛(400)은 척회전기구(220)를 구동시켜 스핀척(200)을 회전시킴과 아울러, 노즐(970)로부터 DIW를 기판 표면(Wf)에 공급한다. 기판 표면에 공급된 DIW에는, 기판(W)의 회전을 따르는 원심력이 작용하고, 기판(W)의 직경방향으로 균일하게 퍼져, 그 일부가 기판 바깥으로 털어진다. 이에 의해, 기판 표면(Wf)의 전면에 걸쳐 액막의 두께를 균일하게 제어하여, 기판 표면(Wf)의 전체에 소정의 두께를 갖는 액막(수막)이 형성된다(단계 S22; 액막형성공정). 한편, 액막형성에 있어서, 상기한 바와 같이 기판 표면(Wf)에 공급된 DlW의 일부를 털어내는 것은 필수적인 요건이 아니다. 예를 들면, 기판(W)의 회전을 정지시킨 상태 혹은 기판(W)을 비교적 저속으로 회전시킨 상태에서 기판(W)으로부터 DIW를 털어내는 일 없이 기판 표면(Wf)에 액막을 형성하여도 좋다.
이와 같이 하여, 액막형성공정이 종료되면, 제어유닛(400)은 차단부재(9)를 이간위치로 배치시킴과 아울러, 냉각가스토출노즐(300)을 대기위치(Ps)로부터 냉각 가스공급 시작위치, 즉 회전중심위치(Pc)로 이동시킨다. 그리고, 회전하는 기판(W)의 표면(Wf)을 향하여 냉각가스토출노즐(300)로부터 냉각가스를 토출시키면서 냉각가스토출노즐(300)을 서서히 기판(W)의 단연위치(端緣位置, Pe)로 향하여 이동시켜 간다. 이에 의해, 도 13에 도시하는 바와 같이, 기판 표면(Wf)의 표면영역 중 액막(11f)이 동결한 영역(동결영역)이 기판 표면(Wf)의 중앙부로부터 주연부로 퍼져, 기판 표면(Wf)의 전면에 동결막(13f)이 생성된다(단계 S23; 액막동결공정). 한편, 냉각가스토출노즐(300)을 이동시키면서 기판(W)을 회전시킴으로써, 액막의 두께 분포에 치우침이 생기는 것을 억제하면서, 기판 표면(Wf)의 전면에 동결막(13f)을 생성시킬 수 있지만, 기판(W)을 고속회전시킨 경우, 기판(W)의 회전에 의해 생기는 기류(氣流)에 의해, 냉각가스토출노즐(300)로부터 토출되는 냉각가스가 확산하여버려, 액막의 동결의 효율이 나빠지기 때문에, 액막동결공정시의 기판(W)의 회전속도는 예를 들면, 1∼300rpm로 설정된다. 또한, 냉각가스토출노즐(300)의 이동속도, 토출가스의 온도 및 유량, 액막의 두께도 고려하여 기판(W)의 회전속도가 설정된다.
이와 같이 하여 액막동결공정을 실행하면, 기판 표면(Wf)과 입자의 사이로 들어간 액막의 체적이 증가(섭씨 0℃의 물이 섭씨 O℃의 얼음으로 되면, 그 체적은 약 1.1배로 증가함)하여, 입자가 미소거리만큼 기판 표면(Wf)으로부터 멀어진다. 그 결과, 기판 표면(Wf)과 입자와의 사이의 부착력이 저감되고, 나아가서는 입자가 기판 표면(Wf)으로부터 분리되는 것으로 된다. 이때, 기판 표면(Wf)에 미세패턴이 형성되어 있는 경우이라도, 액막의 체적팽창에 의해 패턴에 가해지는 압력은 모든 방향으로 같고, 즉 패턴에 가하여지는 힘이 상쇄된다. 그 때문에, 패턴을 박리 혹은 도괴시키는 일이 없이, 입자만을 선택적으로 우선하여, 기판 표면(Wf)으로부터 제거할 수 있다.
액막의 동결이 완료되면, 제어유닛(400)은 냉각가스토출노즐(300)을 대기위치(Ps)로 이동시킴과 아울러 차단부재(9)를 대향위치로 배치시킨다. 그리고, 동결막(13f)이 융해하지 않는 동안에 노즐(970) 및 처리액 노즐(270)로부터 린스액으로서 DIW를 각각 기판(W)의 표면과 이면(Wf)(Wb)에 공급한다. 이에 의해, 기판 표면(Wf)의 동결막이 DIW에 의해 해동된다. 또한, 동결막(13f)와 기판 표면(Wf)에 공급된 DlW에 기판(W)의 회전에 의한 원심력이 작용한다. 그 결과, 기판 표면(Wf)으로부터 입자를 포함하는 동결막(13f)이 제거되어, 기판 바깥으로 배출된다(단계 S24; 막제거공정). 또한, 기판 이면(Wb)에 대하여도 DIW가 기판(W)의 회전에 의해 이면 전체로 퍼져 기판 이면(Wb)이 린스처리된다. 한편, 이 막제거공정에서는, 기판(W)의 회전과 함께 차단부재(9)를 회전시키는 것이 바람직하다. 이에 의해, 차단부재(9)에 부착되는 액체성분이 털어내짐과 아울러, 차단부재(9)와 기판 표면(Wf)과의 사이에 형성되는 공간에 기판 주변으로부터 미스트(mist) 형상의 처리액이 침입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 막제거공정에서는 다음과 같이 하여 동결막을 해동 제거하여도 좋다. 즉, 액막의 동결 후, 제어유닛(400)은 차단부재(9)를 이간위치에 배치한 상태에서 이류체 노즐(5)을 기판(W)의 위쪽으로 요동시키면서 DIW의 액방울을 기판 표면(Wf)에 공급한다. 이에 의해, 액방울이 기판 표면(Wf)에 부착되는 입자에 충돌하여, 액방울이 갖는 운동 에너지에 의해 입자가 물리적으로 제거(물리세정)된다. 따라서, 기판 표면(Wf)으로부터의 입자제거를 용이하게 하고, 기판 표면(Wf)을 양호하게 세정할 수 있다. 이 경우, 이류체 노즐(5)이 본 발명의 「세정기구」로서 기능한다.
이와 같이 하여, 막제거공정이 종료하여 기판(W)의 세정처리(액막형성+액막동결+막제거)가 완료되면(단계 S25에서 예), 계속하여 기판(W)의 건조처리가 실행된다. 한편, 피처리면인 기판 표면(Wf)의 표면 상태 혹은 제거 대상인 입자의 입경, 종류에 따라서는, 일단의 세정처리에서는 기판 표면(Wf)으로부터 충분히 입자를 전부 제거할 수 없는 경우가 있다. 이 경우(단계 S25에서 아니오)에는, 막제거공정이 종료한 후에 액막동결공정과 막제거공정이 반복하여 실행된다. 즉, 막제거공정 후에는 기판 표면(Wf)에 린스액(DIW)이 잔류 부착하여 있다. 이 때문에, 새롭게 기판 표면(Wf)에 액막을 형성하지 않더라도, 린스액에 의한 액막으로 기판 표면(Wf)이 덮어져 있다. 따라서, 막제거공정 후에 액막동결공정이 실행되면, 린스액으로 구성된 동결막이 생성된다. 그리고, 막제거공정에 있어서 동결막이 제거됨으로써 기판 표면(Wf)에 부착되는 입자가 동결막과 함께 기판 표면(Wf)으로부터 제거된다. 이와 같이 하여, 막제거공정과 액막동결공정이 소정회수만큼 반복하여 실행됨으로써, 기판 표면(Wf)으로부터 입자가 제거되어 간다. 한편, 이러한 반복 실행 회수를 미리 처리 레시피(recipe)로서 규정하여 두고, 적당히 선택한 처리 레시피로 규정되는 실행 회수만큼 막제거공정과 액막동결공정을 반복하도록 하여도 좋다.
기판(W)의 세정이 완료되면, 제어유닛(400)은 척회전기구(220) 및 차단부재회전기구(930)의 모터의 회전속도를 높여서 기판(W) 및 차단부재(9)를 고속회전시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 건조처리(스핀 드라이)가 실행된다(단계 S26). 또한, 이 건조처리에 있어서는, 가스공급로(950, 290)로부터 질소가스를 공급함으로써, 차단부재(9)와 기판 표면(Wf)과의 사이에 개재된 공간 및 스핀 베이스(230)와 기판 이면(Wb)과의 사이에 개재된 공간이 질소가스 분위기로 된다. 이에 의해, 기판(W)의 건조가 촉진되어, 건조시간을 단축할 수 있다. 건조처리 후는 기판(W)의 회전이 정지되어, 처리챔버(100)로부터 처리가 끝난 기판(W)이 반출된다(단계 S27).
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 기판 표면(Wf)에 형성된 액막(11f)을 구성하는 액체의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 냉각가스를 냉각가스토출노즐(300)로부터 기판 표면(Wf)을 향하여 국부적으로 토출하고 있다. 그리고, 기판(W)을 회전시키면서 냉각가스토출노즐(300)을 기판(W)의 회전 중심위치(Pc)와 기판(W)의 단연위치(Pe)와의 사이에서 이동시켜, 기판 표면(Wf)의 전면에 동결막(13f)을 생성하고 있다. 이 때문에, 냉각가스의 공급 부위가 기판 표면(Wf)상의 미소영역에 한정되는 것으로 되어, 스핀척(200) 등의 기판주변부재의 온도저하를 최소한으로 방지할 수 있다. 따라서, 기판주변부재의 내구성이 열화되는 것을 억제하면서 기판 표면(Wf)의 전면에 동결막(13f)을 생성할 수 있다. 그 결과, 기판주변부재를 내냉열성의 확보가 곤란한 수지재료(내약품성을 갖춘 수지재료)로 형성하여도, 냉열에 의한 기판주변부재의 재질 열화를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 기판 표면(Wf)을 향하여 냉각가스를 국부적으로 토출하면서 액막(11f)을 동결시키고 있으므로, 처리챔버(100)내에 발생하는 서리(霜)의 대책이 용이하게 된다. 즉, 서리의 발생 개소가 냉각가스토출노즐(300) 및 그 주변부로 한정되기 때문에, 처리챔버(100)내에 냉각가스를 순환시키는 경우에 비교하여 서리의 발생을 용이하게 억제할 수 있다. 예를 들면, 냉각가스토출노즐(300)의 노즐 측면을 단열재료로 덮음으로써 비교적 간단히 서리의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 냉각가스토출노즐(300)을 ２중관 구조로 하여, 내측(중심부)으로 냉각가스를 유통시키는 한편, 외측(주변부)으로 가스를 유통시키는 것으로도 서리의 발생을 용이하게 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 동일한 처리챔버(100)내에서 액막동결공정 및 막제거공정을 연속적으로 실행하고 있으므로, 장치의 처리능력(throughput)을 향상시킬 수 있다. 또한 본 실시형태에 의하면, 기판(W)을 국부적으로 냉각하고 있으므로, 처리챔버내에서 냉각가스를 순환시켜 기판(W)을 냉각하는 종래기술과 비교하여 동결막의 제거에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 즉, 종래기술에 의하면, 기판(W)을 냉각할 때에 기판지지수단을 포함하는 기판주변부재에 냉열이 축적되어, 동결막을 제거할 때에 기판주변부재의 온도도 상승시킬 필요가 있다. 이에 대하여, 본 발명에 의하면, 기판주변부재에 필요 이상으로 냉열이 축적되는 일이 없이, 비교적 단시간으로 동결막을 기판(W)으로부터 제거할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 의하면, 동일한 처리챔버(100)내에서 액막형성공정을 실행하고 있으므로, 일련의 세정처리(액막형성+액막동결+막제거)를 일체적이면서도 고효율로 기판(W)에 실 시할 수 있다. 또한, 이와 같이 기판(W)을 반송하는 일 없고, 일련의 세정처리가 가능하게 됨으로써 기판반송의 스케줄 관리가 불필요하게 된다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 액막동결공정과 막제거공정을 동일한 처리챔버(100)내에서 소정 회수만큼 반복하여 실행 가능하게 된다. 따라서, 액막동결공정과 막제거공정을 1회만 실행하는 것만으로는 기판 표면(Wf)으로부터 전부 제거할 수 없는 입자에 대하여도 확실하게 기판 표면(Wf)으로부터 제거할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 동결막이 융해하지 않는 동안에 막제거공정을 실행 시작하고 있다. 이 때문에, 액막동결공정에 있어서 기판 표면(Wf)으로부터 분리된 입자가 동결막의 융해와 함께 기판 표면(Wf)에 재부착되는 것을 회피할 수 있다. 그 결과, 막제거공정의 실행에 의해 동결막과 함께 입자를 기판 표면(Wf)으로부터 효율적으로 제거할 수 있어, 입자제거율을 향상시키는 점에서 유리하게 된다.
한편, 상기 실시형태에서는, 기판 표면(Wf)에 DIW를 공급하여 동결막을 제거하고 있지만, 도 15에 도시하는 바와 같이 기판 표면(Wf)에 대하여 화학세정을 실시하여 동결막을 제거하여도 좋다. 즉, 액막을 동결시킨 후, 제어유닛(400)은 약액토출노즐(6)을 토출위치에 배치함과 아울러, SC1용액을 약액토출노즐(6)로 압송한다. 이에 의해, 약액토출노즐(6)로부터 SC1용액이 기판 표면(Wf)에 공급된다. 여기에서, SC1용액 중의 고체표면의 제타 전위(계면동전전위)는 비교적 큰 값을 가지므로, 기판 표면(Wf)과 이 기판 표면(Wf)상의 입자와의 사이가 SC1용액으로 채워짐으로써, 기판 표면(Wf)과 입자와의 사이에 큰 반발력이 작용한다. 따라서, 기판 표면(Wf)으로부터의 입자의 분리을 더욱 용이하게 하여, 기판 표면(Wf)으로부터 입자를 효과적으로 제거할 수 있다. 이 경우, 약액토출노즐(6)이 본 발명의 「세정기구」로서 기능한다.
또한, 기판 표면(Wf)에의 SC1용액의 공급과 동시에 기판 이면(Wb)에도 처리액 노즐(270)로부터 SC1용액을 공급하여도 좋다. 이에 의해, 기판 이면(Wb)에 오염물질이 부착되어 있는 경우이라도, SC1용액의 화학세정작용에 의해 오염물질을 기판(W)으로부터 효과적으로 제거할 수 있다. 한편, SC1용액에 의한 세정 후, 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)에 DIW가 공급되어, DIW에 의한 린스처리가 행하여진다.
<제4 실시형태>
도 16은 본 발명에 의한 기판처리장치의 제4 실시형태를 나타내는 도면이다. 이 제4 실시형태에 의한 기판처리장치가 제3 실시형태와 크게 다른 점은 기판 표면(Wf)뿐만 아니라, 기판 이면(Wb)에도 동결막(이면측 동결막)을 생성하고 있는 점이다. 한편, 그 밖의 구성 및 동작은 기본적으로 제3 실시형태와 같기 때문에, 여기에서는 동일부호를 붙여서 설명을 생략한다.
본 실시형태에서는, 기판 표면(Wf)에의 액막형성과 동시에 기판 이면(Wb)에 액막(이면측 액막, 11b)을 형성한다(도 16(a)). 구체적으로는, 기판(W)을 회전시키면서 노즐(970)로부터 DIW를 기판 표면(Wf)에 공급함과 아울러, 처리액 노즐(270)로부터 DIW를 기판 이면(Wb)에 공급한다. 이에 의해, 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)의 전면에 소정의 두께를 갖는 액막(수막, 11f, 11b)이 형성된다.
계속하여, 제3 실시형태와 마찬가지로 하여, 냉각가스토출노즐(300)로부터 냉각가스를 기판 표면(Wf)을 향하여 국부적으로 토출시킨다. 그리고, 기판(W)을 회전시키면서 냉각가스토출노즐(300)을 기판(W)의 회전중심위치(Pc)로부터 기판(W)의 단연위치(Pe)로 서서히 이동시켜 간다. 이때, 기판 표면(Wf)측에 공급된 냉각가스가 갖는 냉열이 기판(W)을 통하여 이면측 액막(11b)으로 전도(傳導)된다. 특히, 실리콘 기판은 비교적 열전도율이 크기 때문에, 기판(W)을 통하여 냉열이 이면측 액막(11b)으로 효율적으로 전도된다. 이에 의해, 기판 이면(Wb)의 표면영역 중 이면측 액막(11b)이 동결한 영역(동결영역)이, 기판 표면(Wf)측의 동결영역과 동시에 넓어져 기판 이면(Wb)의 전면에 동결막(이면측 동결막, 13b)이 생성된다(도 16(b)). 그 결과, 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)의 전면이 각각, 표면측 동결막(13f), 이면측 동결막(13b)에 의해 덮어진다. 따라서, 기판 표면(Wf)뿐만 아니라, 기판 이면(Wb)에 대하여도 기판(W)과 입자와의 사이의 부착력이 약해진다.
이와 같이 하여, 액막(11f, 11b)의 동결이 완료되면, 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)에 린스액으로서 DIW가 공급되어, 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)으로부터 동결막(13f, 13b)과 함께 입자가 제거된다(도 16(c)). 한편, 동결막(13f, 13b)은 이류체 노즐(5)로부터의 액방울에 의한 물리세정 또는 SC1용액에 의한 화학세정에 의해 제거하여도 좋다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 냉각가스의 공급 부위가 기판 표면(Wf)상의 일부영역에 한정되어 있기 때문에, 기판주변부재의 내구성이 열화되는 것을 억제하면서 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)에 동결막(13f, 13b)을 생성할 수 있다. 또한 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)에 동결막(13f, 13b)을 동시에 생성함으로써, 기판 표면(Wf)만에 동결막(13f)을 생성하는 경우에 비교하여 거의 동등한 처리시간으로 기판(W)의 양면에 동결막(13f, 13b)을 생성할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 기판 표면(Wf)으로부터 표면측 동결막(13f)을 제거함과 아울러 기판 이면(Wb)으로부터 이면측 동결막(13b)을 제거하고 있다. 이 때문에, 기판 이면(Wb)에 입자가 부착되어 있는 경우이라도, 기판 표면(Wf)측과 마찬가지로 하여 기판 이면(Wb)으로부터 입자를 효과적으로 제거할 수 있다. 이에 의해, 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)으로부터 입자를 효과적으로 제거하여 기판 전체를 양호하게 세정할 수 있다. 또한 표면측 액막(11f)의 동결과 동시에 이면측 액막(11b)을 동결하고 있으므로, 처리능력을 저하시키는 일 없이, 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)을 세정할 수 있다. 즉, 기판(W)의 반전(反轉) 등을 행하는 일 없이, 기판 표면(Wf)뿐만 아니라, 기판 이면(Wb)에 대하여도 세정처리를 실시할 수 있기 때문에, 기판 표면(Wf)측의 세정처리에 필요로 하는 처리시간과 거의 동등한 처리시간으로 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)을 세정할 수 있다.
<제5 실시형태>
상기 제3 및 제4 실시형태에서는, 기판(W)을 회전시키면서 냉각가스토출노즐(300)을 기판(W)의 회전중심위치(Pc)와 기판(W)의 단연위치(Pe)와의 사이에서 이동시킴으로써, 냉각가스토출노즐(300)을 기판(W)에 대하여 대향 이동시키고 있지만, 냉각가스토출노즐을 기판(W)에 대하여 대향 이동시키기 위한 구성은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 17에 도시하는 바와 같이 기판(W)을 회전시키는 일 없이, 냉각가스토출노즐을 기판(W)에 대하여 대향 이동시켜도 좋다(제5 실시형태).
도 17은 본 발명에 의한 기판처리장치의 제5 실시형태를 나타내는 도면이다. 여기에서, 도 17(a)은 측면도, 도 17(b)은 평면도이다. 이 장치에서는, 기판 표면(Wf)을 위쪽으로 향한 상태에서 기판(W)이 스핀척(200) 등의 기판지지수단에 의해 대략 수평자세로 지지된다. 또한, 냉각가스토출노즐(300A)(본 발명의 「동결기구」에 상당)이 기판 표면(Wf)에 근접하면서 대향 배치된다. 냉각가스토출노즐(300A)은 그 선단(하단)에 X방향으로 뻗는 슬릿(slit)형상의 토출구(30a)를 갖고 있다. 냉각가스토출노즐(300A)는 냉각가스공급부(도시하지 않음)에 접속되어 있고, 냉각가스공급부로부터의 냉각가스를 토출구(30a)로부터 띠모양로 기판 표면(Wf)을 향하여 국부적으로 토출한다. 토출구(30a)는 X방향에 있어서 기판 표면(Wf)의 평면 크기(기판 직경)과 동등 이상의 길이를 갖고 있다.
또한, 냉각가스토출노즐(300A)는 X방향과 직교하고, 또한 기판 표면(Wf)에 평행하게 뻗는 Y방향을 따라 이동 가능하게 배치되어, 노즐구동기구(37)의 구동에 의해, 냉각가스토출노즐(300A)을 Y방향을 따라 왕복이동 가능하게 하고 있다. 본 실시형태에서는, Y방향 중 상기 도면의 왼손 방향(-Y)으로 냉각가스토출노즐(300A)를 이동시킴으로써 이후에 설명하는 액막동결처리를 실행하고 있다. 한편, 노즐구동기구(37)로서는 Y방향으로 돌출 설치된 가이드(guide) 및 볼 나사(ball screw)를 따라 모터 구동에 의해 냉각가스토출노즐(300A)를 이동시키는 이송나사기구 등의 공지의 기구를 채용할 수 있다.
냉각가스토출노즐(300A)에 대하여 이동방향의 하류측(-Y)에는, 기판 표 면(Wf)에 액막을 형성하기 위하여 DIW토출노즐(7)이 기판 표면(Wf)에 대향하여 배치되어 있다. DIW토출노즐(7)은 DIW공급부(도시하지 않음)와 접속되어 있고, DIW공급부로부터의 DIW를 기판 표면(Wf)을 향하여 토출한다. DlW 토출노즐(7)은 그 선단(하단)으로 X방향으로 뻗는 슬릿형상의 토출구(7a)를 갖고, X 방향을 따라 띠모양으로 DIW를 기판 표면(Wf)에 토출한다. 토출구(7a)는 X방향에 있어서 기판 표면(Wf)의 평면 크기(기판 직경)와 동등이상의 길이를 갖고 있다.
DIW토출노즐(7)은 냉각가스토출노즐(300A)과 동기(同期)하여 (-Y)방향으로 이동가능하게 구성되어 있다. 즉, DIW토출노즐(7)과 냉각가스토출노즐(300A)은 링크(link)기구(도시하지 않음)에 의해 연결되어 있고, 노즐구동기구(37)의 작동에 의해 냉각가스토출노즐(300A)과 DIW토출노즐(7)이 일체적으로 (-Y)방향으로 이동한다. 이에 의해, 냉각가스토출노즐(300A)의 이동 중에, 냉각가스토출노즐(300A)과 DlW토출노즐(7)의 토출위치와의 간격이 미리 정해진 이간 거리로 유지된다. 그 결과, 이후에 설명하는 액막형성처리와 액막동결처리가 소정의 이간거리를 유지한 채 실행되기 때문에, 서로의 처리의 안정화를 도모할 수 있다. 한편, DIW토출노즐(7)에 독립한 구동수단을 마련하여 DIW토출노즐(7)을 냉각가스토출노즐(300A)과 연동하여 이동시키도록 구성하여도 좋지만, DIW토출노즐(7)과 냉각가스토출노즐(300A)을 단일의 구동수단에 의해 일체적으로 이동시킴으로써, 구동 구성을 간소화시킬 수 있다.
이와 같이 구성된 기판처리장치에서는, 노즐구동기구(37)을 작동시킴으로써 DlW토출노즐(7) 및 냉각가스토출노즐(300A)를 일정 속도로 (-Y)방향으로 이동시켜 간다. 또한, DIW토출노즐(7) 및 냉각가스토출노즐(300A)로부터 각각, DIW 및 냉각가스를 토출시킨다. 이에 의해, DIW토출노즐(7)의 이동과 함께, 이동방향의 상류측(+Y)로부터 하류측(-Y)에 걸쳐서 기판 표면(Wf)에 DIW가 도포되어 간다. 그 결과, 냉각가스토출노즐(300A)에 대하여 이동방향의 하류측(-Y)에서는 기판 표면(Wf)에 액막(11f)이 형성된다. 또한, 노즐(7, 300A)의 이동에 따라 액막(11f)이 형성된 기판 표면(Wf)을 향하여 냉각가스토출노즐(300A)로부터 냉각가스가 토출되어, 이 액막(11f)이 동결된다. 그 결과, 기판 표면(Wf)의 표면영역 중 액막(11f)이 동결한 영역(동결영역)이 (-Y)방향으로 서서히 확대되어, 기판 표면(Wf)의 전면에 동결막(13f)이 생성된다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 기판(W)을 회전시키는 일 없이, 간소한 구성으로 기판 표면(Wf)의 전면에 동결막(13f)을 생성할 수 있다. 또한, 액막(11f)의 형성과 액막(11f)의 동결(동결막(13f)의 생성)을 동시에 실행하고 있기 때문에, 액막형성처리 및 액막동결처리의 처리효율을 높일 수 있다.
또한, 액막동결 후에 제3 실시형태와 마찬가지로 하여 막제거처리를 실행함으로써, 일련의 세정처리(액막형성+액막동결+막제거)를 효율적으로 기판(W)에 실시할 수 있다. 즉, 스핀척(200)에 지지된 기판(W)에 대하여 액막형성처리 및 액막동결처리를 동시에 실행한 후에, 이 기판(W)을 회전시키면서 기판(W)에 처리액을 공급하여 기판 표면(Wf)으로부터 동결막(13f)을 제거함으로써, 세정처리에 필요로 하는 처리시간을 단축할 수 있다.
<제6 실시형태>
도 18은 본 발명에 의한 기판처리장치의 제6 실시형태를 나타내는 도면이다. 이 제6 실시형태에 의한 기판처리장치가 제5 실시형태와 크게 다른 점은 기판 표면(Wf)뿐만 아니라, 기판 이면(Wb)에도 동결막(이면측 동결막)을 생성하고 있는 점이다. 한편, 그 밖의 구성 및 동작은 기본적으로 제5 실시형태와 같기 때문에, 여기에서는 동일부호를 붙여서 설명을 생략한다.
이 제6 실시형태에서는, 기판 표면(Wf)측에의 액막형성에 앞서 기판 이면(Wb)에 액막(이면측 액막, 11b)이 형성된다(도 18(a)). 구체적으로는, 기판(W)은 스핀척(200)에 지지되어, 회전중심(AO) 주위로 회전된다. 그리고, 처리액 노즐(270)로부터 DIW가 기판 이면(Wb)에 공급되면, 이면 전체에 DIW가 퍼져 기판 이면(Wb)에 이면측 액막(11b)이 형성된다.
계속하여, 제5 실시형태와 마찬가지로 하여, DIW토출노즐(7) 및 냉각가스토출노즐(300A)로부터 각각, DlW 및 냉각가스를 토출시키면서, DlW토출노즐(7) 및 냉각가스토출노즐(300A)를 (-Y)방향으로 스캐닝(scanning)시켜 간다. 이에 의해, DlW토출노즐(7)로부터의 DIW에 의해 기판 표면(Wf)에 액막(표면측 액막, 11f)이 형성됨과 아울러, 냉각가스토출노즐(300A)로부터의 냉각가스에 의해 표면측 액막(11f)이 동결되어 간다. 또한, 기판 표면(Wf)측에 공급된 냉각가스가 갖는 냉열이 기판(W)을 통하여 이면측 액막(11b)으로 전도된다. 이에 의해, 기판 이면(Wb)의 표면영역 중 이면측 액막(11b)이 동결한 영역(동결영역)이, 기판 표면(Wf)측의 동결영역과 동시에 (-Y)방향으로 확대되어 간다(도 18(b)). 그 결과, 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)의 전면에 각각, 표면측 동결막(13f), 이면측 동결막(13b)이 동시에 생성된다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 냉각가스의 공급 부위가 기판 표면(Wf)상의 일부 영역에 한정되어 있기 때문에, 기판주변부재의 내구성이 열화되는 것을 억제하면서 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)에 동결막(13f, 13b)을 생성할 수 있다. 또한 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)에 동결막(13f, 13b)을 동시에 생성함으로써, 기판 표면(Wf)만에 동결막(13f)을 생성하는 경우에 비교하여 거의 동등한 처리시간으로 기판(W)의 양면에 동결막(13f, 13b)을 생성할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서도, 액막동결 후에 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)에 대하여 막제거처리를 실행함으로써, 기판(W)의 표면(Wf)과 이면(Wb)으로부터 입자를 효과적으로 제거하여 기판(W)의 양면을 양호하게 세정할 수 있다.
한편, 상기 제3 내지 제6 실시형태에서는, 처리챔버(100)내에서 기판 표면(Wf)에 액체(DIW)을 공급하여 기판 표면(Wf)에 액막을 형성하고 있지만, 미리 기판 표면(Wf)에 액막이 형성된 기판(W)을 처리챔버(100)에 반입하여도 좋다.
또한, 상기 제3 내지 제6 실시형태에서는, DIW에 의해 기판(W)에 액막을 형성하고 있지만, 다른 린스액에 의해 액막을 형성하여도 좋다. 예를 들면, 탄산수, 수소수, 희박농도(예를 들면, 1ppm정도)의 암모니아수, 희박농도의 염산 등을 사용하여 액막을 형성하여도 좋다. 또한, 린스액 이외에, 약액을 사용하여 액막을 형성하여도 좋다. 예를 들면, 액막동결공정과 약액을 사용한 막제거공정을 반복하여 실행할 때는 막제거공정에 있어서 기판(W)에 잔류 부착하는 약액에 의해 구성된 액막이 액막동결공정에서 동결된다.
또한, 상기 제3 내지 제6 실시형태에서는, 액막의 동결 완료 후, 바로 막제거공정으로 이행하고 있지만, 막제거공정으로의 이행 타이밍을 뒤쪽으로 벗어나서 택트 타임(tact time)을 조정하여도 좋다. 이 경우, 동결막이 형성된 상태인 채로 기판(W)이 장치 내부에서 대기하게 되지만, 동결막이 보호막으로서 기능한다. 그 결과, 기판 표면(Wf)이 오염되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 상기 제3 및 제4 실시형태에서는, 냉각가스토출노즐(300)을 기판(W)의 회전중심위치(Pc)로부터 기판(W)의 단연위치(Pe)로 향하여 1회만 스캐닝시켜 액막을 동결시키고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 액막의 두께가 비교적 큰 경우에는, 기판(W)의 회전중심위치(Pc)와 기판(W)의 단연위치(Pe)와의 사이에서 냉각가스토출노즐(300)을 복수회 스키냉시켜 액막을 동결시켜도 좋다. 다만, 액막의 동결을 균일하게 행하기 위하여, 동결영역을 제어하면서 서서히 넓혀 가는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제5 실시형태에서는, 기판(W)을 정지한 상태에서 DIW토출노즐(7) 및 냉각가스토출노즐(300A)을 구동하고 있지만, DIW토출노즐(7) 및 냉각가스토출노즐(300A)을 고정 배치한 상태에서 기판(W)을 반송시켜도 좋다. 예를 들면, 액정표시용 유리기판 등과 같이 각형(角型) 기판의 기판 표면(Wf)의 전면에 동결막을 생성하는 경우에는, 도 19에 도시하는 바와 같이, 복수의 반송롤러(68)를 반송방향(+Y)으로 배치함과 아울러, DIW토출노즐(7) 및 냉각가스토출노즐(300A)을 고정 배치하여도 좋다. 이 기판처리장치에 있어서는, 기판(W)이 반송방향(+Y)으로 반송되지만, 기본적인 동작은 상기 실시형태와 전부 동일하여, 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 냉각가스토출노즐(300A)과 기판(W)의 양쪽을 이동시키면서 액막을 동결시켜도 좋고, DIW토출노즐(7)과 기판(W)의 양쪽을 이동시키면서 액막을 형성하여도 좋다.
상기 제1, 3∼6 실시형태에서는, 기판 표면에 대하여 주로 화학적인 세정작용을 갖는 화학세정으로서 SC1용액에 의한 세정(SC1세정)을 실행하고 있지만, 본 발명에서 실행되는 화학세정으로서는 SC1세정에 한정되지 않는다. 예를 들면, 화학세정으로서, SC1용액 이외의 알카리성용액, 산성용액, 유기용제, 계면활성제 등을 처리액으로서, 또는 그것들을 적절히 조합시킨 것을 처리액으로서 사용하는 습식세정을 들 수 있다.
또한, 상기 제2, 3∼6 실시형태에서는, 기판 표면으로 대하여 주로 물리적인 세정작용을 갖는 물리세정으로서 이류체 노즐을 사용한 액방울에 의한 세정(액방울 세정)을 실행하고 있지만, 본 발명에서 실행되는 물리세정으로서는 액방울 세정에 한정되지 않는다. 예를 들면, 물리세정으로서, 기판 표면에 대하여 브러시나 스폰지 등을 접촉시킴으로써 기판을 세정하는 스크러브(scrub) 세정, 초음파진동에 의해 기판 표면에 부착되는 입자를 진동시켜 분리시키거나, 처리액 중에 발생한 공동(空洞)이나 거품을 기판 표면에 작용시켜 기판을 세정하는 초음파세정 등을 들 수 있다.
또한, 기판 표면에 대하여 물리세정과 화학세정을 필요에 따라 조합시킨 세정을 실시하여 기판 표면으로부터 동결 후의 액막을 제거하도록 하여도 좋다. 예를 들면, 기판 표면에 SC1용액을 접액(接液)시킴과 아울러, 이 SC1용액 중에 거품 을 발생시켜 기판 표면에 거품을 공급하면서 세정하도록 하여도 좋다. 즉, SC1용액에 의한 화학세정과 거품이 갖는 물리작용을 이용한 물리세정을 조합시킨 세정을 행하도록 하여도 좋다. 또한, 이류체 노즐을 사용한 처리액의 액방울 세정에 있어서, 처리액으로서 기판 표면에 대하여 화학작용을 갖는 약액을 사용하여도 좋다. 이 구성에 의하면, 약액에 의한 화학세정과 액방울이 갖는 운동 에너지를 이용한 물리세정이 조합된 세정이 실행된다.
또한, 상기 제2, 3∼6 실시형태에서는, 소위 외부혼합형의 이류체 노즐을 사용하여 액방울 세정을 실행하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 소위 내부혼합형의 이류체 노즐을 사용하여 액방울 세정을 실행하도록 하여도 좋다.
도 20은 이류체 노즐의 변형형태를 나타내는 도면이다. 이 내부혼합형의 이류체 노즐(71)은 내부에 설치된 혼합실(72)에서 처리액과 기체(질소가스)를 혼합시켜 처리액의 액방울을 생성한다. 내부혼합형 노즐(71)은 그 선단부에 개구(73)를 갖는 노즐 본체(74)을 구비하고, 그 노즐 본체(74)의 내부에서 처리액과 질소가스를 혼합시켜 세정용 액방울을 생성함과 아울러 개구(73)로부터 기판(W)을 향하여 토출한다. 구체적으로는, 노즐 본체(74)는 처리액과 질소가스가 혼합되는 혼합실(72)을 형성하는 원통형상의 혼합부(741)와, 일단이 혼합부(741)에 접속되어 다단(多端)을 향하여 좁아지는 테이퍼 형상의 테이퍼부(742)와, 세정용 액방울을 가속시키는 직상(直狀)원통관인 직류부(直流部, 743)가 연접(連接)되어 구성되어 있다.
혼합부(741)는 가스도입관(75)의 외측을, 액공급관(76)이 둘러싸는 구조, 즉 액공급관(76) 안을 가스도입관(75)이 삽입되어 있는 ２중관의 구조로 구성되어 있다. 이들 가스도입관(75), 액공급관(76)은 각각, 질소가스를 공급하는 질소가스공급원(75S), 처리액으로서 DIW를 공급하는 DIW공급원(76S)과 연통되어 있다. 혼합부(741)와 가스도입관(75)은 각각 대략 원통형상이며, 그 중심축을 일치시킴과 아울러, 혼합부(741)의 내부에 가스도입관(75)의 단부가 수용되어 있다. 또한, 혼합부(741), 가스도입관(75), 액공급관(76)은 하우징(77)에 의해 고정되어 있다.
이러한 이류체 노즐(71)에 있어서는, 가스도입관(75)으로부터 가압(加壓)된 기체(질소가스)가 도입됨과 아울러, 액공급관(76)으로부터 DIW가 공급되면, 혼합실(72)내에서 질소가스와 DIW가 혼합되어, DIW의 액방울이 생성된다. 그리고 생성된 세정용 액방울은 테이퍼부(742) 및 직류부(743)를 통과함으로써, 이동속도가 가속되어 직류부(743)의 선단의 개구(73)로부터 토출된다.
여기에서, 외부혼합형의 이류체 노즐(이하 「외부혼합형 노즐」이라고 함)과 내부혼합형의 이류체 노즐(이하 「내부혼합형 노즐」이라고 함)을 비교하면, 각 노즐구조에 기인한 이하와 같은 차이가 있다. 즉, 외부혼합형 노즐에서는, 토출된 처리액(DIW)과 기체(질소가스)는 공중에서 혼합되기 때문에, 처리액은 연무형상의 액방울으로 되어 확산된 상태로 기판(W)에 도달하게 된다. 한편으로, 내부혼합형 노즐에서는, 노즐 내부에서 생성한 처리액의 액방울을 소정의 속도까지 가속시킴과 아울러, 생성된 처리액의 액방울은 그 속도의 쇠퇴가 작은 상태로 직진하여 기판(W)에 도달하게 된다. 이 때문에, 내부혼합형 노즐은 비교적 큰 입경의 액방울이 존재한 입경범위의 액방울로 세정처리를 행하는 것으로 되어, 외부혼합형 노즐 에 비교하면 세정력(입자제거율)은 높아지지만 기판(W)에 주는 손상도 커지는 특징을 갖는다. 한편으로, 외부혼합형 노즐은 비교적 작은 입경으로 갖추어진 액방울로 세정처리를 행하는 것으로 되어, 내부혼합형 노즐에 비교하면 세정력은 뒤떨어지지만 기판(W)에 주는 손상은 압도적으로 적어지는 특징을 갖는다. 따라서, 액막의 동결에 의해 기판 표면에 대한 입자의 부착력을 약화시키거나, 혹은 분리시키는 것이 가능한 본 발명에 의하면, 외부혼합형 노즐을 사용함으로써 기판에의 손상을 확실하게 회피하면서, 제거율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기판 표면에 공급된 DIW를 털어내서 액막을 형성하고 있지만, 털어냄이 없이 액막을 형성하여도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기판(W)을 1개씩 세정처리하는 매엽식의 기판처리장치에 대하여 설명하고 있지만, 본 발명은 복수개의 기판(W)을 일괄하여 세정처리하는 뱃치(batch)식의 기판처리장치에 대하여도 적용할 수 있다. 예를 들면, 액막형성 및 동결 후의 액막을 제거하는 뱃치식의 세정유닛으로서 도 21에 나타내는 구성을 사용할 수 있다.
도 21은 본 발명에 의한 기판처리장치에 장착되는 세정유닛의 변형형태를 나타내는 도면이다. 이 세정유닛(1B)은 약액, DIW 등의 처리액이 저류되는 처리조(81)를 구비하고 있다. 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)은 처리조(81) 안으로 반입됨으로써 수용되어, 이 1개의 처리조(81) 안에서 처리액에 의한 액막형성 및 동결 후의 액막제거가 행하여진다. 처리조(81)의 내부에는, 복수개의 기판(W)을 기립 자세로 수용하는 리프터(82)가 배치되어 있다. 이 리프터(82)는 본 발명의 「침지 수단」으로서 기능하는 리프터구동기구(82a)에 의해 구동되어, 처리조(81)의 내부위치(도 21에 내보인 위치)와 처리조(81)의 위쪽위치와의 사이에서 상하방향으로 이동가능하도록 지지되어 있다. 또한, 리프터(82)는 복수개의 기판(W)을 지지하기 위한 3개의 기판지지가이드(83)를 구비하고 있다. 3개의 기판지지가이드(83)에는 기판(W)을 지지하기 위하여, 그 길이방향(기판(W)의 표면에 직교하는 방향)을 따라 기판(W)의 외주연부(外周緣部)의 일부와 각각 결합되는 복수의 절결형상의 지지홈이 소정의 간격으로 배열하여 형성되어 있다.
처리조(81)의 내저부(內低部) 부근에는, 관형상을 하는 2개의 처리액공급노즐(84)이 각각 대략 수평방향으로 배치되어 있고, 각 처리액공급노즐(84)에는, 처리액을 토출하는 복수개의 토출구멍(85)이 각각 형성되어 있다. 또한, 각 처리액공급노즐(84)은 처리액공급관(86)에 각각 유로(流路) 접속됨과 아울러, 처리액공급관(86)이 각각 믹싱유닛(mixing uint, 86a)을 통하여 DIW공급부(87), 약액공급부(88)에 접속되어 있다. 따라서, 믹싱유닛(86a)을 통하여 각 처리액공급노즐(84)로부터 처리액(DIW 또는 약액)이 처리조(81)에 공급된다. 각 처리액공급노즐(84)로부터 각각 토출된 처리액은 좌우 양측으로 분출한 처리액이 조(槽) 중앙부에서 상승류(上昇流)를 형성하면서, 조(槽) 상부의 개구부로부터 오버플로우하도록 되어 있다. 그리고, 이 오버플로우되는 처리액에 의해 처리액 중에 확산되는 입자를 처리액과 함께 오버플로조(89)에서 받고, 조(槽) 바깥으로 배출시키도록 되어 있다. 이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 처리액공급노즐(84)이 본 발명의 「도입수단」으로서 기능하고 있다.
이러한 구성에 의해, 처리조(81)에 DIW를 저류하여 둠으로써, 다음과 같이 하여 기판 표면에 액막을 형성할 수 있다. 즉, 제어유닛(4)으로부터의 동작 지령에 따라 리프터구동기구(82a)가 하강 구동되면, 복수의 기판(W)을 수용한 리프터(82)가 처리조(81)의 위쪽위치로부터 하강한다. 이에 의해, 복수기판(W)이 처리조(81)에 저류된 DIW에 동시에 침지된다. 그 후에 리프터구동기구(82a)가 상승 구동되어, 리프터(82)가 상승하면, 복수기판(W)이 처리조(81)에 저류된 DIW로부터 끌어올릴 수 있다. 이에 의해, 복수기판(W)의 각각의 표면에 DIW를 부착시켜, 이 복수기판(W)에 대하여 기판 표면에 액막(수막)을 일괄하여 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 처리조(81)에 SC1용액을 저류하여 둠으로써, 다음과 같이 하여 동결막을 기판 표면으로부터 제거할 수 있다. 즉, 리프터구동기구(82a)의 작동에 의해 리프터(82)를 하강시킨다. 이에 의해, 동결 후의 복수기판(W)이 처리조(81)에 저류된 SC1용액에 일괄하여 침지된다. 그 결과, 기판 표면의 동결막이 SC1용액에 의해 해동됨과 아울러, 처리조(81)내에서 대류(對流)하는 SC1용액에 의해 기판 표면으로부터 입자를 포함하는 동결막이 제거된다. 한편, SC1용액에 동결처리 후의 기판(W)을 침지시키는 것만으로는 입자의 제거성능이 부족할 경우에는, 질소가스를 처리액중에서 버블링(bubling)시키는 등으로 하여 처리액중에 거품을 발생시킴과 아울러, 이 거품을 기판 표면을 향하여 공급하도록 구성하여도 좋다.
또한, 액막을 동결시키는 뱃치식의 동결유닛으로서 도 22에 나타내는 구성을 사용할 수 있다. 도 22는 본 발명에 의한 기판처리장치에 장착되는 동결유닛의 변 형형태를 나타내는 도면이다. 동결유닛(2A)은 내부에 복수의 기판(W)을 수용할 수 있는 처리공간(PS)이 형성된 처리조(91)를 구비하고 있다. 또한, 동결유닛(2A)에는, 리프터(92)가 처리조(91)의 내부위치(도 22에 나타난 위치)와 처리조(91)의 위쪽위치와의 사이에서 승강 가능하게 설치되어, 리프터구동기구(92a)에 의해 승강 구동된다. 이에 의해, 리프터(92)가 갖는 기판지지가이드(93)에 의해 복수의 기판(W)을 지지한 상태에서, 처리조(91)의 위쪽위치와 처리공간(PS)에 수용된 위치에 복수기판(W)을 배치 가능하게 된다.
처리조(91)의 내벽면(911)은 처리공간(PS)을 냉각하는 냉각면으로 되어 있고, 처리공간(PS)을 포위하도록 내벽면(911)을 따라 냉매경로(94)가 형성되어 있다. 이 냉매경로(94)의 양단은 냉매공급부(95)에 접속되어 있다. 냉매공급부(95)는 냉매를 냉각시키는 냉각수단과, 냉매를 냉매경로(94)로 압송하여 냉매경로(94)내를 순환시키는 펌프 등의 압송수단을 구비한다. 이 때문에, 냉매공급부(95)로부터 냉매가 공급되어, 냉매경로(94)를 나온 냉매는 다시 냉매공급부(95)로 복귀되도록 되어 있다. 한편, 냉매로서는, 내벽면(911)을 통하여 처리공간(PS)의 온도를 전처리액의 응고점보다 낮은 온도로 냉각하는 것이라면 좋다.
처리조(91)의 상부는 기판반출입구로 되어 있고, 셔터(96)를 셔터구동기구(97)에 의해 구동함으로써 개폐 가능하게 된다. 처리조(91)의 상부를 개방한 상태에서, 그 개방부분으로부터 리프터구동기구(92a)에 의해 기판(W)의 반출입을 행하는 한편, 처리조(91)의 상부를 폐쇄한 상태에서, 처리조(91) 내부의 처리공간(PS)을 밀폐공간으로 할 수 있다. 또한, 밀폐상태에서의 처리공간(PS)의 냉각 효율을 향상시키기 위하여 처리조(91)의 외벽 및 셔터(96)는 단열재료(98)에 의해 덮어져 있다.
이러한 구성에 의하면, 처리조(91)내의 처리공간(PS)는 공간 전체의 온도가 액막을 구성하는 액체(DIW)의 응고점보다 낮은 온도로 냉각되어 있다. 그리고, 셔터(96)가 개방되어, 리프터구동기구(92a)의 작동에 의해 리프터(92)를 하강시켜 기판(W)을 처리조(91)내의 처리공간(PS)에 수용한 위치로 배치시킨다. 그 후에 셔터(96)가 닫혀져, 복수기판(W)의 각각의 표면에 부착되어 있는 액막이 동시에 동결된다. 이와 같이, 복수기판(W)의 각각의 표면에 부착되어 있는 액막을 일괄하여 동결하는 것이 가능하여, 처리효율을 향상시킬 수 있다.
산업상의 이용 가능성
본 발명은 반도체 웨이퍼, 포토마스크용 유리기판, 액정표시용 유리기판, 플라즈마 표시용 유리기판, 광디스크용 기판 등을 포함하는 기판 전반의 표면에 대하여 세정처리를 실시하는 기판처리방법 및 기판처리장치에 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판 표면에 대하여 물리적인 세정작용을 갖는 물리세정, 화학적인 세정작용을 갖는 화학세정 또는 그것들을 조합시킨 세정(물리/화학세정)이 실시되기 전에, 전처리로서 액막의 동결이 행하여진다. 이에 의해, 기판과 이 기판의 표면에 부착되는 입자와의 사이의 부착력을 약화시킬 수 있고, 혹은 입자가 기판 표면으로부터 분리된다.
그 때문에, 액막의 동결 후에 물리/화학세정을 실행함으로써 기판 표면으로 부터 입자를 용이하게 제거할 수 있다. 따라서, 기판에 손상을 주는 일 없이 기판 표면에 부착되는 입자를 효율적으로 제거할 수 있다.

Claims (9)

  1. 기판을 세정처리하는 기판처리방법에 있어서,
    상기 기판의 표면에 액막을 부착시킨 상태에서 상기 액막을 동결시키는 제1 공정과,
    상기 기판 표면에 대하여 물리적인 세정작용을 갖는 물리세정, 화학적인 세정작용을 갖는 화학세정 또는 상기 물리세정과 상기 화학세정을 조합시킨 세정을 상기 기판 표면에 실시하여 상기 기판 표면으로부터 동결 후의 액막을 제거하는 제2 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공정에서는, 상기 동결 후의 액막이 융해(融解)하지 않는 동안에 상기 액막을 상기 기판 표면으로부터 제거하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 공정에서는, SC1용액(암모니아수와 과산화수소수와의 혼합 수용액)을 상기 기판 표면을 향하여 공급함으로써 상기 기판 표면으로부터 상기 동결 후의 액막을 제거하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 공정에서는, 처리액과 기체를 혼합하여 생성한 상기 처리액의 액방울을 상기 기판 표면을 향하여 공급함으로써 상기 기판 표면으로부터 상기 동결 후의 액막을 제거하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  5. 기판을 세정처리하는 기판처리장치에 있어서,
    상기 기판의 표면에 액막을 부착시킨 상태에서 상기 액막을 동결시키는 동결기구와,
    상기 기판 표면에 대하여 물리적인 세정작용을 갖는 물리세정, 화학적인 세정작용을 갖는 화학세정 또는 상기 물리세정과 상기 화학세정을 조합시킨 세정을 상기 기판 표면에 실시하는 세정기구를 구비하고,
    상기 동결기구는 상기 세정기구에 의한 세정 전의 전처리로서 상기 기판 표면에 부착하고 있는 상기 액막을 동결시키고, 상기 세정기구는 상기 물리세정, 상기 화학세정 또는 상기 물리세정과 상기 화학세정을 조합시킨 세정을 상기 기판 표면에 실시하여 상기 기판 표면으로부터 동결 후의 액막을 제거하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 세정기구는 SC1용액을 상기 기판 표면을 향하여 공급하는 공급수단과, 상기 기판을 회전시키는 회전수단을 갖고, 상기 회전수단에 의해 회전되는 상기 기판의 표면에 상기 공급수단으로부터 SC1용액을 공급시키는 것을 특징으로 하는 기 판처리장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 세정기구는 SC1용액을 저류한 처리조와, SC1용액을 상기 처리조에 도입하여 상기 SC1용액을 상기 처리조로부터 오버플로우(overflow)시키는 도입수단과, 상기 처리조내의 SC1용액 중에 상기 기판을 침지시키는 침지수단을 갖고, 상기 침지수단에 의해 상기 처리조내의 SC1용액 중에 상기 동결 후의 액막을 상기 기판마다 침지시키는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 세정기구는 처리액과 기체를 혼합하여 생성된 상기 처리액의 액방울을 상기 기판 표면을 향하여 토출가능한 이류체 노즐과, 상기 이류체 노즐에 처리액을 공급하는 처리액공급원과, 상기 이류체 노즐에 기체를 공급하는 기체공급원을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이류체 노즐은 처리액을 토출하는 처리액토출수단과, 상기 처리액토출수단에 근접하여 마련되어, 기체를 토출하는 기체토출수단을 갖고, 상기 처리액토출수단으로부터 토출되는 처리액을 공중에서 상기 기체토출수단으로부터 토출된 기체와 혼합하여 상기 처리액의 액방울을 생성하여, 상기 기판 표면에 충돌시키는 것 을 특징으로 하는 기판처리장치.
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