KR101743830B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101743830B1
KR101743830B1 KR1020150135512A KR20150135512A KR101743830B1 KR 101743830 B1 KR101743830 B1 KR 101743830B1 KR 1020150135512 A KR1020150135512 A KR 1020150135512A KR 20150135512 A KR20150135512 A KR 20150135512A KR 101743830 B1 KR101743830 B1 KR 101743830B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
pattern
height
hydrophobic
solvent
Prior art date
Application number
KR1020150135512A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160038791A (ko
Inventor
마사히로 기무라
Original Assignee
가부시키가이샤 스크린 홀딩스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 filed Critical 가부시키가이샤 스크린 홀딩스
Publication of KR20160038791A publication Critical patent/KR20160038791A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101743830B1 publication Critical patent/KR101743830B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02054—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process combining dry and wet cleaning steps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02082—Cleaning product to be cleaned
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02046—Dry cleaning only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02052—Wet cleaning only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/67034—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for drying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

Abstract

각각이 패턴이 있는 특정한 폭에 있어서 패턴 붕괴가 발생하지 않는 패턴의 높이의 최대치인 복수의 최대 높이 중에서 처리해야 할 기판의 표면에 형성된 패턴의 폭에 대응하는 최대 높이를 검색한다. 그 후, 패턴의 높이가 최대 높이보다 큰 지의 여부를 판정한다. 패턴의 높이가 최대 높이보다 큰 경우, 패턴의 측면에 있어서의 패턴의 근원으로부터 최대 높이까지의 근원측 영역 이외의 영역인 선단측 영역의 전체에 소수화 영역이 형성되고, 패턴의 측면에 있어서의 근원측 영역의 적어도 일부에 비소수화 영역이 남도록, 소수화제를 기판에 공급한다. 그 후, 기판을 건조시킨다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양전지용 기판 등이 포함된다.
일본국 특허공개 2012-44144호 공보는, 표면에 패턴이 형성된 기판에 약액 등의 처리액을 공급하고, 그 후, 상기 기판을 건조시키는 방법을 개시하고 있다. 이 방법에서는, 패턴 붕괴의 발생을 억제 또는 방지하면서 기판을 건조시키기 위해, 약액, 순수, 용제, 소수화제, 및 용제를 이 순서로 기판에 공급하고, 그 후, 상기 기판을 건조시킨다. 이 공보에서는, 기판의 표면이 부분적으로밖에 소수화되어 있지 않은 경우에는, 기판을 소수화시킨 후에 건조시켜도, 패턴 붕괴를 억제할 수 없다고 기재되어 있다.
패턴 붕괴는, 패턴의 애스펙트비(패턴의 높이/패턴의 폭)가 높을수록 발생하기 쉽다. 패턴 붕괴의 발생을 방지하기 위해, 패턴의 측면의 전역을 소수화시키는 방법이 고려된다. 그러나, 이 방법에서는, 패턴의 근원에까지 소수화제를 충분히 공급할 필요가 있다. 인접하는 2개의 패턴의 간격이 좁은 경우, 2개의 패턴간의 액체의 상부는 비교적 용이하게 소수화제로 치환되지만, 상기 액체의 바닥부를 소수화제로 치환하는 것은 용이하지 않다. 따라서, 패턴의 근원에까지 소수화제를 퍼지게 하기 위해, 소수화제의 공급 유량을 증가시키거나, 소수화제의 공급 시간을 증가시키거나 할 필요가 있다.
본 발명의 목적 중 하나는, 패턴 붕괴의 발생을 억제 또는 방지하면서 기판을 건조시키고, 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간 중 적어도 한쪽을 저감하는 것이다.
본 발명의 일실시 형태는, 각각이 패턴이 있는 특정한 폭에 있어서 패턴 붕괴가 발생하지 않는 패턴의 높이의 최대치인 복수의 최대 높이 중에서 처리해야 할 기판의 표면에 형성된 패턴의 폭에 대응하는 최대 높이를 검색하는 최대 높이 검색 공정과, 상기 기판의 표면에 형성된 상기 패턴의 높이가, 상기 최대 높이 검색 공정에서 발견된 상기 최대 높이보다 큰 지의 여부를 판정하는 높이 비교 공정과, 상기 패턴의 높이가 상기 최대 높이보다 큰 경우, 상기 패턴의 측면에 있어서의 상기 패턴의 근원으로부터 상기 최대 높이까지의 근원측 영역 이외의 영역인 선단측 영역의 전체에 소수화 영역이 형성되고, 상기 패턴의 측면에 있어서의 상기 근원측 영역의 적어도 일부에 비소수화 영역이 남도록, 소수화제를 상기 기판에 공급하는 소수화 공정과, 상기 소수화 공정 후에, 물보다 표면 장력이 작은 용제를 상기 기판에 공급함으로써, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 소수화제를 상기 용제로 치환하는 건조전 린스 공정과, 상기 건조전 린스 공정 후에, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 용제를 제거함으로써, 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다. 패턴은, 라인 형상의 패턴이어도 되고, 실린더 형상의 패턴이어도 된다. 패턴이 실린더 형상인 경우, 패턴의 폭은, 패턴의 두께를 의미한다. 패턴의 높이는, 패턴의 폭보다 크다.
패턴 붕괴는, 「액체의 표면과 패턴의 측면의 경계에서 발생하는 힘의 크기」와 「상기 경계(역점)로부터 패턴의 근원(작용점)까지의 거리」의 곱(모멘트)이 증가하면 발생하기 쉬워진다(도 7(a) 참조). 표면에 패턴이 형성된 기판을 건조시키는 경우, 액체의 표면은, 패턴의 선단으로부터 패턴의 근원으로 이동해 간다. 패턴의 높이가 큰 경우, 액체의 표면이 패턴의 선단 부근에 있을 때는, 역점으로부터 작용점까지의 거리가 크기 때문에, 비교적 큰 모멘트가 패턴에 가해진다. 그러나, 액체의 표면이 패턴의 근원 부근까지 이동하면, 패턴에 가해지는 모멘트가 작아진다. 그 때문에, 패턴의 측면을 소수화시키는 경우, 어느 일정한 높이보다 선단측의 선단측 영역이 소수화되어 있으면, 패턴의 근원으로부터 그 높이까지의 근원측 영역이 소수화되어 있지 않아도, 패턴 붕괴가 발생하기 어렵다.
이 방법에 의하면, 크기가 각각 다른 복수의 패턴의 폭에 관해서 패턴 붕괴가 발생하지 않는 패턴의 높이의 최대치(최대 높이)가 미리 측정되어 있다. 처리해야 할 기판의 표면에 형성된 패턴의 폭을 알면, 이것에 대응하는 최대 높이가 검색된다. 그리고, 대응하는 최대 높이를 알면, 패턴의 높이가 이 최대 높이보다 큰 지의 여부가 판정된다. 패턴의 높이가 최대 높이보다 큰 경우, 기판을 소수화시키는 소수화제가 기판에 공급된다. 이로 인해, 패턴의 측면에 있어서의 최대 높이보다 패턴의 선단측의 선단측 영역의 전체에 소수화 영역이 형성되고, 패턴의 측면에 있어서의 패턴의 근원으로부터 최대 높이까지의 근원측 영역의 일부 또는 전부에 비소수화 영역이 남는다. 즉, 선단측 영역은, 소수화되지만, 근원측 영역은, 소수화되지 않는 혹은 부분적밖에 소수화되지 않는다.
소수화제가 기판에 공급된 다음은, 물보다 표면 장력이 작은 용제가 기판에 공급되고, 기판에 유지되어 있는 소수화제가 용제로 치환된다. 그 후, 용제가 기판으로부터 제거되고, 기판이 건조된다. 이 때, 용제의 액면이 패턴의 선단으로부터 패턴의 근원을 향해 이동한다. 상술과 같이, 선단측 영역이 소수화되어 있으므로, 용제의 표면과 패턴의 측면의 경계가 이 영역에 있을 때는, 상기 경계에서 발생하는 힘이 작고, 패턴 붕괴가 발생하기 어렵다. 또, 근원측 영역은, 충분히 소수화되어 있지 않지만, 용제의 표면과 패턴의 측면의 경계가 이 영역에 있을 때는, 역점(상기 경계)으로부터 작용점(패턴의 근원)까지의 거리가 작기 때문에, 패턴에 가해지는 모멘트가 작다. 그 때문에, 패턴 붕괴가 발생하기 어렵다.
이와 같이, 이 방법에서는, 패턴의 측면에 있어서의 최대 높이보다 패턴의 선단측의 선단측 영역의 전체를 소수화시키므로, 패턴 붕괴의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다. 또한, 패턴의 측면에 있어서의 패턴의 근원으로부터 최대 높이까지의 근원측 영역에, 비소수화 영역을 남기므로, 패턴의 측면의 전역을 소수화시키는 경우에 비해, 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간 중 적어도 한쪽을 저감할 수 있다. 이로 인해, 패턴 붕괴의 발생을 억제 또는 방지하면서 기판을 건조시킬 수 있고, 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간 중 적어도 한쪽을 저감할 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 건조전 린스 공정과 병행하여, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 용제를 가열하는 가열 공정을 더 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 소수화제 및 용제가 이 순서로 기판에 공급되고, 기판에 유지되어 있는 용제가 가열된다. 가열에 의해 용제의 온도가 상승하므로, 소수화제를 효율적으로 용제로 치환할 수 있고, 소수화제로부터 용제로의 치환 시간을 단축할 수 있다. 또한, 기판의 건조 중에 용제의 증발이 촉진되고, 기판의 건조 시간이 단축된다. 또한, 용제의 증발이 촉진되므로, 기판의 건조를 개시하기 전의 용제의 막두께가 감소한다. 이로 인해, 기판으로부터 제거해야 할 용제의 양이 감소하므로, 기판의 건조 시간을 더 단축할 수 있다. 또한, 온도의 상승에 의해 용제의 표면 장력이 저하하므로, 기판의 건조 중에 패턴에 가해지는 힘을 더 감소시킬 수 있다.
상기 소수화 공정은, 상기 패턴의 높이가 상기 최대 높이보다 큰 경우, 상기 기판에 공급되는 상기 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간 중 적어도 한쪽을, 상기 패턴의 측면의 전역에 상기 소수화 영역이 형성될 때의 상기 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간보다 감소시키는 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 패턴의 측면의 전역에 소수화 영역이 형성되는 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간이 미리 측정되어 있다. 패턴의 높이가 최대 높이보다 큰 경우, 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간 중 적어도 한쪽이, 미리 측정된 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간보다 감소된다. 인접하는 2개의 패턴간의 액체는, 통상, 그 상부로부터 소수화제로 치환되어 간다. 그 때문에, 공급 유량 및 공급 시간 중 적어도 한쪽을 감소시키면, 패턴의 측면의 선단측 부분에 소수화 영역이 형성되는 한편, 패턴의 측면의 근원측 부분에 비소수화 영역이 남는다. 이로 인해, 패턴 붕괴의 발생을 억제 또는 방지하면서, 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간 중 적어도 한쪽을 저감할 수 있다.
상기 소수화 공정은, 상기 패턴이 적층막이며, 상기 패턴의 높이가 상기 최대 높이보다 큰 경우, 상기 패턴의 측면에 있어서의 상기 선단측 영역을 구성하는 적어도 하나의 막을 소수화시키는 소수화제를 상기 기판에 공급하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
패턴이 3층 구조인 예에 대해 설명한다. 패턴의 상층막, 중간막, 및 하층막이, 각각, Si 함유막, Si 함유막, 및 금속막이며, 최대 높이가 중간막의 범위내인 경우(도 10 참조), 실리콘 자체 및 실리콘을 포함하는 화합물을 소수화시키는 실리콘계 소수화제가 기판에 공급되고, 상층막 및 중간막이 소수화된다.
패턴의 상층막, 중간막, 및 하층막이, 각각, 금속막, Si 함유막, 및 Si 함유막이며, 최대 높이가 중간막의 범위내인 경우(도 11 참조), 패턴의 측면에 있어서의 패턴의 근원으로부터 최대 높이까지의 근원측 영역의 적어도 일부에 비소수화 영역이 남도록, 실리콘계 소수화제가 소정의 공급 유량 및 공급 시간으로 기판에 공급되고, 중간막이 소수화된다. 그 후, 금속 자체 및 금속을 포함하는 화합물을 소수화시키는 메탈계 소수화제가 기판에 공급되고, 상층막이 소수화된다.
이와 같이, 이 방법에 의하면, 패턴을 구성하는 막의 종류에 따라 소수화제의 종류가 선택되고, 선택된 종류의 소수화제가 기판에 공급된다. 이로 인해, 패턴의 측면의 선단측 부분에 소수화 영역이 형성되는 한편, 패턴의 측면의 근원측 부분에 비소수화 영역이 남는다. 따라서, 패턴 붕괴의 발생을 억제 또는 방지하면서, 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간 중 적어도 한쪽을 저감할 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 소수화 공정이 종료하고 나서 상기 건조 공정이 종료할 때까지, 물이 상기 기판에 접촉하지 않는 상태를 유지하는 비접촉 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 기판에의 소수화제의 공급이 종료하고 나서 기판의 건조가 종료할 때까지의 기간의 사이에, 물(순수 등의 물을 주성분으로 하는 액체)이 기판에 공급되지 않는다. 그 때문에, 이 기간은, 물이 기판에 접촉하지 않는 상태가 유지된다. 금속막을 소수화시키는 소수화제(메탈계 소수화제)에 의해 소수화된 기판에 물이 접촉하면, 기판의 소수성이 큰 폭으로 저하해 버리는 경우가 있다. 따라서, 이러한 소수화제가 기판에 공급된 경우라도, 기판의 소수성이 큰 폭으로 저하하는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 패턴 붕괴의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
상기 건조전 린스 공정은, 실온보다 고온의 상기 용제를 상기 기판에 공급하는 공정이어도 된다.
이 경우, 소수화제가 기판에 공급된 후에, 실온보다 고온의 용제가 기판에 공급된다. 용제의 온도가 실온보다 높기 때문에, 소수화제를 효율적으로 용제로 치환할 수 있고, 소수화제로부터 용제로의 치환 시간을 단축할 수 있다. 또한, 기판의 건조 중에 용제의 증발이 촉진되고, 기판의 건조 시간이 단축된다. 또한, 용제의 증발이 촉진되므로, 기판의 건조를 개시하기 전의 용제의 막두께가 감소한다.
이로 인해, 기판으로부터 제거해야 할 용제의 양이 감소하므로, 기판의 건조 시간을 더 단축할 수 있다. 또한, 온도의 상승에 의해 용제의 표면 장력이 저하하므로, 기판의 건조 중에 패턴에 가해지는 힘을 더 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태는, 처리해야 할 기판의 표면에 형성된 패턴의 폭 에 있어서 패턴 붕괴가 발생하지 않는 높이인 패턴 높이를 특정하는 공정과, 상기 패턴의 측면에 있어서의 상기 패턴의 근원으로부터 상기 최대 높이까지의 근원측 영역 이외의 영역인 선단측 영역의 전체에 소수화 영역이 형성되고, 상기 패턴의 측면에 있어서의 상기 근원측 영역의 적어도 일부에 비소수화 영역이 남도록, 소수화제를 상기 기판에 공급하는 소수화 공정과, 상기 소수화 공정 후에, 물보다 표면 장력이 작은 용제를 상기 기판에 공급함으로써, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 소수화제를 상기 용제로 치환하는 건조전 린스 공정과, 상기 건조전 린스 공정 후에, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 용제를 제거함으로써, 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다. 상기 패턴 높이는, 패턴 붕괴가 발생하지 않는 패턴의 높이의 최대치가 아니어도 된다. 즉, 상기 패턴 높이는, 상기 최대 높이와 동일하게 해도 되고, 상기 최대 높이와는 달라도 된다.
상기 패턴은, 상층막, 중간막 및 하층막을 포함하는 적층 패턴(예를 들면, 3층 구조의 패턴)이어도 된다. 상기 패턴 높이를 특정하는 공정은, 상기 중간막의 높이(예를 들면, 상기 중간막의 최하부의 높이)를 상기 패턴 높이로서 특정해도 된다. 상기 소수화 공정은, 상기 상층막 및 중간막의 측면에 소수화 영역을 형성함과 함께, 상기 하층막의 측면의 적어도 일부에 비소수화 영역이 남도록, 상기 소수화제를 상기 기판에 공급해도 된다.
본 발명의 또 다른 실시 형태는, 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과, 소수화제를 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 공급하는 소수화제 공급 유닛과, 물보다 표면 장력이 작은 용제를 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 공급하는 용제 공급 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판으로부터 액체를 제거함으로써 상기 기판을 건조시키는 건조 유닛과, 각각이 패턴이 있는 특정한 폭에 있어서 패턴 붕괴가 발생하지 않는 패턴의 높이의 최대치인 복수의 최대 높이를 기억하는 기억부와, 상기 기억부에 기억된 상기 복수의 최대 높이 중에서 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 표면에 형성된 패턴의 폭에 대응하는 최대 높이를 검색하는 최대 높이 검색부와, 상기 기판의 표면에 형성된 패턴의 높이가 상기 최대 높이 검색부에 의해 발견된 상기 최대 높이보다 큰 지의 여부를 판정하는 높이 비교부를 포함하고, 상기 소수화제 공급 유닛, 용제 공급 유닛, 및 건조 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 제어 장치는, 상기 기억부에 기억된 상기 복수의 최대 높이 중에서 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 표면에 형성된 패턴의 폭에 대응하는 최대 높이를 검색하는 최대 높이 검색 공정과, 상기 기판의 표면에 형성된 상기 패턴의 높이가, 상기 최대 높이 검색 공정에서 발견된 상기 최대 높이보다 큰 지의 여부를 판정하는 높이 비교 공정과, 상기 패턴의 높이가 상기 최대 높이보다 큰 경우, 상기 패턴의 측면에 있어서의 상기 패턴의 근원으로부터 상기 최대 높이까지의 근원측 영역 이외의 영역인 선단측 영역의 전체에 소수화 영역이 형성되고, 상기 패턴의 측면에 있어서의 상기 근원측의 적어도 일부에 비소수화 영역이 남도록, 상기 소수화제를 상기 기판에 공급하는 소수화 공정과, 상기 소수화 공정 후에, 물보다 표면 장력이 작은 상기 용제를 상기 기판에 공급함으로써, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 소수화제를 상기 용제로 치환하는 건조전 린스 공정과, 상기 건조전 린스 공정 후에, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 용제를 제거함으로써, 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 실행한다. 이 구성에 의하면, 상술의 효과와 같은 효과를 나타낼 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판에 유지되어 있는 액체를 가열하는 가열 유닛을 더 포함하고 있어도 된다. 상기 제어 장치는, 상기 건조전 린스 공정과 병행하여, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 용제를 상기 가열 유닛이 가열하게 하는 가열 공정을 더 실행해도 된다. 이 구성에 의하면, 상술의 효과와 같은 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명에 있어서의 상술의, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도 면을 참조하여 다음에 설명하는 실시 형태의 설명에 의해 분명해진다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 패턴 붕괴의 발생을 억제 또는 방지하면서 기판을 건조시키고, 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간 중 적어도 한쪽을 저감할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태와 관련되는 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 수평하게 본 모식도이며, 약액 노즐이 처리 위치에 위치하고, 차단판이 퇴피 위치에 위치해 있는 상태를 나타내고 있다.
도 2는, 처리 유닛의 내부를 수평하게 본 모식도이며, 약액 노즐이 퇴피 위치에 위치하고, 차단판이 처리 위치에 위치해 있는 상태를 나타내고 있다.
도 3은, 기판 처리 장치에 의해서 실행되는 제1 처리예에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 4는, 기판 처리 장치에 의해서 실행되는 제2 처리예에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 5는, 기판 처리 장치의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 6은, 제어 장치에 기억된 테이블을 나타내는 도면이다.
도 7(a)는, 기판을 건조시키기 전과 후의 패턴 상태를 나타내는 모식도이며, 패턴의 높이가 최대 높이(패턴 붕괴가 발생하지 않는 높이의 최대치)인 경우를 나타내고 있다.
도 7(b)는, 기판을 건조시키기 전과 후의 패턴 상태를 나타내는 모식도이며, 패턴의 높이가 최대 높이보다 큰 경우를 나타내고 있다.
도 8은, 패턴의 높이가 최대 높이(패턴 붕괴가 발생하지 않는 높이의 최대치)보다 큰 지의 여부를 판정할 때의 플로차트이다.
도 9는, 소수화제를 기판에 공급한 후의 패턴 상태를 나타내는 모식도이다.
도 10은, 소수화제를 기판에 공급한 후의 패턴 상태를 나타내는 모식도이다.
도 11은, 소수화제를 기판에 공급한 후의 패턴 상태를 나타내는 모식도이다.
도 12는, 가열 공정을 포함하는 도 3에 나타내는 모든 공정을 실행한 경우와, 가열 공정 이외의 도 3에 나타내는 모든 공정을 실행한 경우의 패턴 도괴율을 나타내는 그래프이다.
도 1 및 도 2는, 본 발명의 일실시 형태와 관련되는 기판 처리 장치(1)에 구비된 처리 유닛(2)의 내부를 수평하게 본 모식도이다. 도 1은, 약액 노즐(15)이 처리 위치에 위치하고, 차단판(8)이 퇴피 위치에 위치해 있는 상태를 나타내고 있다. 도 2는, 약액 노즐(15)이 퇴피 위치에 위치하고, 차단판(8)이 처리 위치에 위치해 있는 상태를 나타내고 있다.
기판 처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼 등의 원판 형상의 기판(W)을 한 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치(1)는, 처리액을 이용하여 기판(W)을 처리하는 처리 유닛(2)과, 처리 유닛(2)에 기판(W)을 반송하는 반송 로봇(도시 생략)과, 기판 처리 장치(1)를 제어하는 제어 장치(3)를 포함한다.
처리 유닛(2)은, 기판(W)을 수평으로 유지하면서 기판(W)의 중심부를 통과하는 연직인 회전축선 둘레로 기판(W)을 회전시키는 스핀 척(4)과, 수평한 자세로 스핀 척(4)의 상방에 배치된 원판 형상의 차단판(8)과, 스핀 척(4)에 유지되어 있는 기판(W)을 향해 처리액을 토출하는 복수의 노즐과, 스핀 척(4) 등을 수용하는 상자형의 챔버(도시 생략)를 포함한다.
스핀 척(4)은, 수평한 자세로 유지된 원판 형상의 스핀 베이스(5)와, 스핀 베이스(5)의 상방에서 기판(W)을 수평한 자세로 유지하는 복수의 척 핀(6)과, 스핀 베이스(5)를 회전시킴으로써 회전축선 둘레로 기판(W)을 회전시키는 스핀 모터(7)를 포함한다. 스핀 척(4)은, 복수의 척 핀(6)을 기판(W)의 둘레 단면에 접촉시키는 협지식의 척으로 한정하지 않고, 비디바이스 형성면인 기판(W)의 이면(하면)을 스핀 베이스(5)의 상면에 흡착시킴으로써 기판(W)을 수평하게 유지하는 진공식의 척이어도 된다.
차단판(8)은, 지축(9)에 의해 수평한 자세로 지지되어 있다. 지축(9)은 차단판(8)으로부터 상방으로 연장되어 있다. 지축(9)은, 차단판(8)보다 상방의 위치에서 수평하게 연장되는 지지 아암(도시 생략)에 지지되어 있다. 차단판(8)의 중심선은, 기판(W)의 회전축선 상에 배치되어 있다. 차단판(8)의 외경은, 기판(W)의 외경 이상이다. 차단판(8)은, 수평하게 원형의 하면과, 차단판(8)의 하면 중앙부에서 개구하는 하향 토출구(8a)를 포함한다. 차단판(8)의 하면은, 스핀 척(4)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면에 대향한다.
처리 유닛(2)은, 처리 위치(도 2에 나타내는 위치)와 퇴피 위치(도 1에 나타내는 위치)의 사이에서 차단판(8)을 연직 방향으로 승강시키는 차단판 승강 유닛(10)을 포함한다. 처리 위치는, 약액 노즐(15)이 기판(W)과 차단판(8)의 사이에 진입할 수 없는 높이까지 차단판(8)의 하면이 기판(W)의 상면에 근접하는 근접 위치이다. 퇴피 위치는, 약액 노즐(15)이 차단판(8)과 기판(W)의 사이에 진입 가능한 높이까지 차단판(8)이 퇴피한 이간 위치이다. 차단판 승강 유닛(10)은, 처리 위치로부터 퇴피 위치까지의 임의의 위치(높이)에 차단판(8)을 위치시킬 수 있다.
처리 유닛(2)은, 실온(예를 들면, 20~30℃)보다 고온의 가열액을 기판(W)의 하면 중앙부를 향해 토출하는 가열 노즐(11)과, 가열액을 가열 노즐(11)로 안내하는 가열 배관(12)과, 가열 배관(12)에 개재된 가열 밸브(13)와, 가열 배관(12)으로부터 가열 노즐(11)에 공급되는 가열액을 실온보다 높은 온도로 가열하는 히터(14)를 포함한다.
기판(W)이 스핀 척(4)에 유지되어 있는 상태에서는, 가열 노즐(11)의 토출구가, 기판(W)의 하면 중앙부에 상하 방향으로 대향한다. 이 상태에서 가열 밸브(13)가 열리면, 히터(14)에 의해 가열된 가열액이, 기판(W)의 하면 중앙부를 향해 가열 노즐(11)의 토출구로부터 토출된다. 가열액은, 예를 들면 온수(가열된 순수)이며, 가열 노즐(11)로부터 토출될 때의 온수의 온도는, 50℃ 이상(예를 들면, 80℃)이다. 가열액은 순수로 한정하지 않고, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, IPA(이소프로필 알코올) 또는 희석 농도(예를 들면, 10~100ppm 정도)의 염산수, 등이어도 된다.
처리 유닛(2)은, 약액을 하방으로 토출하는 약액 노즐(15)과, 약액 노즐(15)에 약액을 안내하는 약액 배관(16)과, 약액 배관(16)에 개재된 약액 밸브(17)와, 약액 노즐(15)이 선단부에 부착된 노즐 아암(도시 생략)과, 노즐 아암을 수평하게 이동시킴으로써 약액 노즐(15)을 이동시키는 노즐 이동 유닛(18)을 포함한다. 노즐 이동 유닛(18)은, 평면에서 볼 때 기판(W)의 중앙부를 통과하는 원호상의 경로를 따라 약액 노즐(15)을 수평하게 이동시킨다. 노즐 이동 유닛(18)은, 약액 노즐(15)이 기판(W)의 상방에 위치하는 처리 위치(도 1에 나타내는 위치)와, 약액 노즐(15) 및 기판(W)이 평면에서 볼 때 겹치지 않도록 약액 노즐(15)이 퇴피한 퇴피 위치(도 2에 나타내는 위치)의 사이에서 약액 노즐(15)을 이동시킨다.
처리 유닛(2)은, 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 처리액을 하방에 토출하는 중심 노즐(19)과, 중심 노즐(19)에 처리액을 안내하는 처리액 배관(20)을 포함한다. 처리 유닛(2)은, 또한, 처리액 배관(20)에 용제(액체)를 안내하는 용제 배관(27)과, 용제 배관(27)에 개재된 용제 밸브(28)와, 처리액 배관(20)에 린스액을 안내하는 린스액 배관(29)과, 린스액 배관(29)에 개재된 린스액 밸브(30)를 포함한다.
처리 유닛(2)은, 또한, 처리액 배관(20)에 제1 소수화제(액체)를 안내하는 제1 소수화제 배관(21)과, 제1 소수화제 배관(21)으로부터 처리액 배관(20)에 공급되는 제1 소수화제의 공급 유량을 변경하는 제1 유량 조정 밸브(22)와, 제1 소수화제 배관(21)에 개재된 제1 소수화제 밸브(23)와, 처리액 배관(20)에 제2 소수화제(액체)를 안내하는 제2 소수화제 배관(24)과, 제2 소수화제 배관(24)으로부터 처리액 배관(20)에 공급되는 제2 소수화제의 공급 유량을 변경하는 제2 유량 조정 밸브(25)와, 제2 소수화제 배관(24)에 개재된 제2 소수화제 밸브(26)를 포함한다.
중심 노즐(19)의 토출구는, 차단판(8)의 하면 중앙부에서 개구하는 하향 토출구(8a)의 상방에 배치되어 있다. 중심 노즐(19)은 차단판(8) 및 지축(9)과 함께 승강한다. 제1 소수화제 밸브(23)가 열리면, 제1 소수화제 배관(21) 내의 제1 소수화제가, 제1 유량 조정 밸브(22)의 개구도에 대응하는 유량으로, 처리액 배관(20)을 통해 중심 노즐(19)에 공급된다. 마찬가지로, 제2 소수화제 밸브(26), 용제 밸브(28), 및 린스액 밸브(30) 중 어느 하나가 열리면, 제2 소수화제, 용제, 및 린스액 중 어느 하나가, 처리액 배관(20)을 통해 중심 노즐(19)에 공급된다. 이로 인해, 제1 소수화제, 제2 소수화제, 용제, 및 린스액이, 중심 노즐(19)로부터 선택적으로 토출된다.
「린스액」은, 물을 포함하는 액체이다. 린스액은 예를 들면 순수(탈이온수)이다. 린스액은 순수로 한정하지 않고, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도(예를 들면, 10~100ppm 정도)의 염산수 중 어느 하나여도 된다.
「용제」는 소수화제 및 물을 용해시킬 수 있고, 또한 물을 포함하기 어려운 액체이다. 용제는 예를 들면, 알코올, PGMEA(프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트), EGMEA(에틸렌글리콜모노메틸에테르), 및 불소계 용제 중 적어도 하나를 포함한다. 용제는 물보다 표면 장력이 작고, 또한 물보다 비점이 낮다.
알코올은 예를 들면, 메틸알코올, 에탄올, 프로필알코올, 및 IPA(이소프로필알코올) 중 적어도 하나를 포함한다.
케톤은 예를 들면, 아세톤, 및 디에틸케톤 중 적어도 하나를 포함한다.
불소계 용제는 예를 들면, HFE(하이드로플루오로에테르), HFC(하이드로플루오로카본) 중 적어도 하나를 포함한다.
「제1 소수화제」 및 「 제2 소수화제」는, 서로 종류가 다른 소수화제이다.
제1 소수화제 및 제2 소수화제는 물을 포함하기 어려운 액체이다. 제1 소수화제는 예를 들면, 실리콘 자체 및 실리콘을 포함하는 화합물을 소수화시키는 실리콘계 소수화제, 또는 금속 자체 및 금속을 포함하는 화합물을 소수화시키는 메탈계 소수화제이다. 제2 소수화제에 대해서도 마찬가지이다.
실리콘계 소수화제는 예를 들면, 실란 커플링제이다. 실란 커플링제는, 예를 들면, HMDS(헥사메틸디실라잔), TMS(테트라메틸실란), 불소화 알킬클로로실란, 및 알킬디실라잔 중 적어도 하나를 포함한다.
메탈계 소수화제는 예를 들면, 비실란 커플링제이다. 비실란 커플링제는, 예를 들면, 배위성이 높은 소수화제이다.
제1 소수화제는 희석 용제로 희석된 소수화제여도 되고, 희석 용제로 희석되어 있지 않은 소수화제의 원액이어도 된다. 제2 소수화제에 대해서도 마찬가지이다.
「희석 용제」는 상술의 소수화제 및 용제 및 물을 용해시킬 수 있고, 또한 물을 포함하기 어려운 액체이다. 희석 용제는 예를 들면, 알코올(일가 알코올), 다가 알코올, 케톤, PGMEA, EGMEA, 및 불소계 용제 중 적어도 하나를 포함한다. 희석 용제는 물보다 표면 장력이 작고, 또한 물보다 비점이 낮다.
알코올은 예를 들면, 메틸알코올, 에탄올, 프로필알코올, 및 IPA 중 적어도 하나를 포함한다.
다가 알코올은, 예를 들면, 에틸렌글리콜을 포함한다.
케톤은 예를 들면, 아세톤, 및 디에틸케톤 중 적어도 하나를 포함한다.
불소계 용제는, 예를 들면, HFE, HFC 중 적어도 하나를 포함한다.
도 3은, 기판 처리 장치(1)에 의해 실행되는 제1 처리예에 대해 설명하기 위한 공정도이다. 이하에서는, 디바이스 형성면인 표면에 패턴(도 7(a) 및 도 7(b) 참조)이 형성된 기판(W)을 처리할 때의 처리예에 대해 설명한다. 패턴은 라인 형상의 패턴이어도 되고, 실린더 형상의 패턴이라도 된다. 또, 「기판(W)의 상면(표면)」은, 기판(W) 자체의 상면(표면) 및 패턴의 표면을 포함한다. 이하의 각 공정은, 제어 장치(3)가 레시피(33)(도 5 참조)에 따라 기판 처리 장치(1)를 제어함으로써 실행된다.
처리 유닛(2)에 의해 기판(W)이 처리될 때에는, 챔버 내에 기판(W)을 반입하는 반입 공정이 행해진다.
구체적으로는, 제어 장치(3)는, 차단판(8) 및 약액 노즐(15)이 퇴피 위치에 위치해 있는 상태에서, 기판(W)을 유지하고 있는 반송 로봇(도시 생략)의 핸드를 챔버 내에 진입시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 디바이스 형성면인 표면이 위로 향해진 상태에서 반송 로봇이 기판(W)을 스핀 척(4) 상에 올려놓게 하고, 스핀 척(4)이 기판(W)을 유지하게 한다. 계속해서, 제어 장치(3)는, 반송 로봇의 핸드를 챔버 내로부터 퇴피시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 스핀 척(4)이 기판(W)의 회전을 개시하게 한다.
다음에, 기판(W)의 상면에 약액을 공급하는 약액 처리 공정이 행해진다(도 3의 단계 S1).
구체적으로는, 제어 장치(3)는, 노즐 이동 유닛(18)을 제어함으로써, 차단판(8)이 퇴피 위치에 위치해 있는 상태에서, 약액 노즐(15)을 퇴피 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 약액 밸브(17)를 열고, 회전하고 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 약액 노즐(15)이 약액을 토출하게 한다. 약액 노즐(15)로부터 토출된 약액은, 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 흐른다. 이 때, 제어 장치(3)는, 노즐 이동 유닛(18)이 약액 노즐(15)을 이동하게 함으로써, 기판(W)의 상면에 대한 약액의 착액 위치를 중앙부와 주연부의 사이에서 이동시켜도 된다. 이와 같이 하여, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 약액의 액막이 형성되고, 기판(W)이 약액으로 처리된다. 약액 밸브(17)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 약액 밸브(17)를 닫고, 약액의 토출을 정지시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 노즐 이동 유닛(18)을 제어함으로써, 약액 노즐(15)을 퇴피 위치로 이동시킨다.
다음에, 린스액의 일례인 순수를 기판(W)의 상면에 공급하는 수세 공정이 행해진다(도 3의 단계 S2).
구체적으로는, 제어 장치(3)는, 차단판 승강 유닛(10)을 제어함으로써, 약액 노즐(15)이 퇴피 위치에 위치되어 있는 상태에서, 차단판(8)을 퇴피 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 린스액 밸브(30)를 열어, 회전하고 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 중심 노즐(19)이 순수를 토출하게 한다. 이로 인해, 약액의 액막이, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 순수의 액막으로 치환되고, 기판(W) 상의 약액이 순수로 씻겨 나간다. 린스액 밸브(30)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 린스액 밸브(30)를 닫고, 순수의 토출을 정지시킨다.
다음에, 용제(액체)를 기판(W)의 상면에 공급하는 제1 용제 치환 공정이 행해진다(도 3의 단계 S3).
구체적으로는, 제어 장치(3)는, 차단판(8)이 처리 위치에 위치해 있는 상태에서, 용제 밸브(28)를 열어, 회전하고 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 중심 노즐(19)이 용제를 토출하게 한다. 이로 인해, 제1 용제로서의 용제가 기판(W)의 상면 전역에 공급된다. 용제는, 물을 용해시킬 수 있는 액체이기 때문에, 기판(W) 상의 순수의 일부는, 기판(W)에 공급된 용제에 의해서 기판(W)의 주위로 밀려 나오고, 나머지의 순수는, 기판(W)에 공급된 용제에 용해된다. 순수가 용해된 용제는, 그 후에 기판(W)에 공급된 용제에 의해 기판(W)의 주위로 밀려 나온다. 따라서, 용제의 공급이 계속됨으로써, 모든 또는 거의 모든 순수가 기판(W)으로부터 배출되고, 순수의 액막이, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 용제의 액막으로 치환된다. 용제 밸브(28)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 용제 밸브(28)를 닫고, 용제의 토출을 정지시킨다.
다음에, 소수화제(액체)를 기판(W)의 상면에 공급하는 제1 소수화 공정이 행해진다(도 3의 단계 S4).
구체적으로는, 제어 장치(3)는, 차단판(8)이 처리 위치에 위치해 있는 상태에서, 소수화제 밸브(제1 소수화제 밸브(23) 또는 제2 소수화제 밸브(26))를 열어, 회전하고 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 중심 노즐(19)이 소수화제를 토출하게 한다. 이로 인해, 소수화제가 기판(W)의 상면 전역에 공급된다. 기판(W) 상의 용제는, 소수화제를 용해시킬 수 있는 액체이기 때문에, 소수화제의 공급이 계속됨으로써, 모든 또는 거의 모든 용제가 기판(W)으로부터 배출되고, 용제의 액막이 기판(W)의 상면 전역을 덮는 소수화제의 액막으로 치환된다. 이로 인해, 소수화제가 패턴의 내부에까지 파고 들어가, 기판(W)의 상면이 소수화된다. 상기 소수화제 밸브가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 상기 소수화제 밸브를 닫고, 소수화제의 토출을 정지시킨다.
다음에, 실온의 용제(액체)를 기판(W)의 상면에 공급하는 건조전 린스 공정(도 3의 단계 S5)과, 실온보다 고온의 가열액의 일례인 온수를 기판(W)의 하면에 공급함으로써 기판(W) 상의 용제를 가열하는 가열 공정(도 3의 단계 S6)이, 병행하여 행해진다.
건조전 린스 공정에 관해서는, 제어 장치(3)는, 차단판(8)이 처리 위치에 위치해 있는 상태에서, 용제 밸브(28)를 열어, 실온의 용제를 회전하고 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 중심 노즐(19)이 토출하게 한다. 이로 인해, 용제가 기판(W)의 상면 전역에 공급된다. 그 때문에, 모든 또는 거의 모든 소수화제가 기판(W)으로부터 배출되고, 소수화제의 액막이, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 용제의 액막으로 치환된다. 용제 밸브(28)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치(3)는 용제 밸브(28)를 닫고, 용제의 토출을 정지시킨다.
가열 공정에 관해서는, 제어 장치(3)는, 가열 밸브(13)를 열어, 온수를 회전하고 있는 기판(W)의 하면 중앙부를 향해 가열 노즐(11)이 토출하게 한다. 가열 노즐(11)로부터 토출된 온수는, 기판(W)의 하면 중앙부에 착액한 후, 기판(W)의 하면을 따라 바깥쪽으로 흐른다. 이로 인해, 온수가 기판(W)의 하면 전역에 공급된다. 그 때문에, 기판(W)의 전역이 온수에 의해서 가열되고, 기판(W) 상의 용제가 기판(W)에 의해 가열된다. 가열 밸브(13)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 가열 밸브(13)를 닫고, 가열 노즐(11)로부터의 온수의 토출을 정지시킨다.
가열 노즐(11)이 온수의 토출을 개시하는 시각은, 중심 노즐(19)이 용제의 토출을 개시하는 시각과 같아도 되고, 그 전 또는 후여도 된다. 마찬가지로, 가열 노즐(11)이 온수의 토출을 종료하는 시각은, 중심 노즐(19)이 용제의 토출을 종료하는 시각과 같아도 되고, 그 전 또는 후여도 된다. 즉, 중심 노즐(19)이 용제를 토출하고 있는 기간 중 적어도 일부에 있어서, 가열 노즐(11)이 온수를 토출하는 것이면, 온수의 토출을 개시하는 시각과 종료하는 시각은, 어느 시각이어도 된다. 예를 들면, 중심 노즐(19)이 용제를 토출하고 있는 전기간에 있어서, 가열 노즐(11)이 온수를 토출해도 된다.
건조전 린스 공정 및 가열 공정이 행해진 후는, 기판(W)을 건조시키는 건조 공정이 행해진다(도 3의 단계 S7).
구체적으로는, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(7)를 제어함으로써, 차단판(8)이 처리 위치에 위치해 있는 상태에서, 기판(W)을 고회전 속도(예를 들면 수천 rpm)로 회전시킨다. 이로 인해, 큰 원심력이 기판(W)에 부착되어 있는 용제에 가해지고, 용제가 기판(W)으로부터 그 주위로 떨쳐내진다. 그 때문에, 용제가 기판(W)으로부터 제거되고, 기판(W)이 건조된다. 기판(W)의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(7)가 기판(W)의 회전을 정지하게 한다.
다음에, 기판(W)을 챔버로부터 반출하는 반출 공정이 행해진다.
구체적으로는, 제어 장치(3)는, 스핀 척(4)이 기판(W)의 유지를 해제하게 한다. 또한, 제어 장치(3)는, 차단판 승강 유닛(10)을 제어함으로써, 차단판(8)을 처리 위치로부터 퇴피 위치로 이동시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 반송 로봇의 핸드를 챔버 내에 진입시키고, 스핀 척(4) 상의 기판(W)을 핸드에 지지시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 반송 로봇의 핸드를 챔버 내로부터 퇴피시킨다. 이로 인해, 처리 완료된 기판(W)이 챔버로부터 반출된다.
도 4는, 기판 처리 장치(1)에 의해서 실행되는 제2 처리예에 대해 설명하기 위한 공정도이다. 이하에서는, 디바이스 형성면인 표면에 패턴(도 7(a) 및 도 7(b) 참조)이 형성된 기판(W)을 처리할 때의 처리예에 대해 설명한다. 이하의 각 공정은, 제어 장치(3)가 레시피(33)(도 5 참조)에 따라서 기판 처리 장치(1)를 제어함으로써 실행된다.
제2 처리예는, 제2 용제 치환 공정(도 4의 단계 S11) 및 제2 소수화 공정(도 4의 단계 S12)를 더 포함한 점에서, 제1 처리예와 다르다. 따라서, 이하에서는, 제2 용제 치환 공정 및 제2 소수화 공정에 대해 설명하고, 그 이외의 공정의 설명을 생략한다.
제1 소수화 공정(도 4의 단계 S4)이 행해진 후는, 용제(액체)를 기판(W)의 상면에 공급하는 제2 용제 치환 공정이 행해진다(도 4의 단계 S11).
구체적으로는, 제어 장치(3)는, 차단판(8)이 처리 위치에 위치해 있는 상태에서, 용제 밸브(28)를 열어, 회전하고 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 중심 노즐(19)이 용제를 토출하게 한다. 이로 인해, 제2 용제로서의 용제가 기판(W)의 상면 전역에 공급된다. 용제는, 소수화제를 용해시킬 수 있는 액체이기 때문에, 기판(W) 상의 소수화제의 일부는, 기판(W)에 공급된 용제에 의해 기판(W)의 주위로 밀려 나오고, 나머지의 소수화제는, 기판(W)에 공급된 용제에 용해된다. 소수화제가 용해된 용제는, 그 후에 기판(W)에 공급된 용제에 의해 기판(W)의 주위로 밀려 나온다. 따라서, 용제의 공급이 계속됨으로써, 모든 또는 거의 모든 소수화제가 기판(W)으로부터 배출되고, 소수화제의 액막이, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 용제의 액막으로 치환된다. 용제 밸브(28)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치(3)는 용제 밸브(28)를 닫고, 용제의 토출을 정지시킨다.
다음에, 제2 소수화제(액체)를 기판(W)의 상면에 공급하는 제2 소수화 공정이 행해진다(도 4의 단계 S12).
구체적으로는, 제어 장치(3)는, 차단판(8)이 처리 위치에 위치해 있는 상태에서, 소수화제 밸브를 연다. 즉, 제1 소수화 공정(도 4의 단계 S4)에서 제1 소수화제 밸브(23)가 열린 경우, 제어 장치(3)는, 제2 소수화제 밸브(26)를 열고, 제1 소수화 공정(도 3의 단계 S4)에서 제2 소수화제 밸브(26)가 열린 경우는, 제어 장치(3)는, 제1 소수화제 밸브(23)를 연다. 그 때문에, 제1 소수화 공정(도 4의 단계 S4)에서 기판(W)에 공급된 소수화제와는 종류가 다른 소수화제가, 회전하고 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 중심 노즐(19)로부터 토출되고, 기판(W)의 상면 전역에 공급된다. 용제는, 소수화제를 용해시킬 수 있는 액체이기 때문에, 소수화제의 공급이 계속됨으로써, 모든 또는 거의 모든 용제가 기판(W)으로부터 배출되고, 용제의 액막이, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 소수화제의 액막으로 치환된다. 이로 인해, 소수화제가 패턴의 내부에까지 파고들어, 기판(W)의 상면이 소수화된다. 상기 소수화제 밸브가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 상기 소수화제 밸브를 닫고, 소수화제의 토출을 정지시킨다. 그 후, 건조전 린스 공정(도 4의 단계 S5) 및 가열 공정(도 4의 단계 S6)이 행해진다.
도 5는, 기판 처리 장치(1)의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다. 도 6은, 제어 장치(3)에 기억된 테이블(34)을 나타내는 도면이다. 도 7(a) 및 도 7(b)는, 기판(W)을 건조시키기 전과 후의 패턴 상태를 나타내는 모식도이다. 도 7(a)는, 패턴의 높이(H1)가 최대 높이(Hmax)(패턴 붕괴가 발생하지 않는 높이의 최대치)인 경우를 나타내고 있고, 도 7(b)는, 패턴의 높이(H2)가 최대 높이(Hmax)보다 큰 경우를 나타내고 있다.
제어 장치(3)는, CPU(중앙 처리장치) 및 기억 장치를 포함하는 컴퓨터이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(3)는, 각종의 정보가 입력되는 정보 접수부(31)와, 프로그램 등의 정보가 기억된 기억부(32)를 포함한다. 정보 접수부(31)에 입력되는 정보는, 호스트 컴퓨터 등의 외부 장치로부터 송신되는 것이어도 되고, 기판 처리 장치(1)에 구비된 입력 장치를 통해 정보 접수부(31)에 입력되는 것이어도 된다. 패턴의 폭(W1) 및 높이(H)를 포함하는 기판(W)의 정보는 정보 접수부(31)에 입력된다. 기억부(32)에는, 기판(W)의 처리 조건을 나타내는 레시피(33)와, 패턴의 폭(W1)과 최대 높이(Hmax)의 관계를 나타내는 테이블(34)이 기억되어 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 테이블(34)은 크기가 각각 다른 복수의 폭(W1)과, 상기 복수의 폭(W1)에 각각 대응하는 복수의 최대 높이(Hmax)를 포함한다. 복수의 최대 높이(Hmax)는, 패턴이 표면에 형성된 기판(W)에 용제를 공급하고, 그 후, 상기 기판(W)을 건조시키는 처리에 있어서, 패턴의 폭(W1) 및 높이(H)의 각각을 복수의 값으로 변경하여 얻어진 측정치이다. 최대 높이(Hmax)는, 패턴이 있는 특정한 폭(W1)에 있어서 패턴 붕괴가 발생하지 않는 패턴의 높이(H)의 최대치이다. 높이 이외의 조건이 같고, 패턴의 높이(H)가 상기 패턴의 폭(W1)에 대응하는 최대 높이(Hmax) 이하이면, 용제가 공급된 기판(W)을 건조시켰을 때에 패턴 붕괴가 발생하지 않는다.
도 7(a)에 나타내는 패턴의 높이(H1)는, 상기 패턴의 폭(W1)에 있어서의 최대 높이(Hmax)이며, 패턴 붕괴가 발생하지 않는다. 그 한편, 도 7(b)에 나타내는 패턴의 높이(H2)는, 상기 패턴의 폭(W1)에 있어서의 최대 높이(Hmax)(높이(H1))보다 크고, 패턴 붕괴가 발생한다. 테이블(34)은, 도 7(a)에 나타내는 패턴의 높이(H1)와 이 패턴의 폭(W1)을 모은 데이터의 집합체이다.
또한, 패턴의 폭(W1) 및 높이(H)가 동일해도, 패턴의 재질이나 패턴의 형성 방법이 다르면, 패턴의 강도가 변화한다. 예를 들면, 패턴의 폭(W1) 및 높이(H)가 동일해도, 패턴이 단층막인 경우와 패턴이 적층막인 경우에서는, 패턴의 강도가 다를 가능성이 있다. 따라서, 최대 높이(Hmax)는, 강도가 가장 낮은 패턴을 이용하여 측정했을 때의 값인 것이 바람직하다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(3)는, 정보 접수부(31)에 입력된 패턴의 폭(W1)에 대응하는 최대 높이(Hmax)를 기억부(32)에 기억된 테이블(34)로부터 검색하는 최대 높이 검색부(35)와, 정보 접수부(31)에 입력된 패턴의 높이(H)가 최대 높이 검색부(35)에 의해 발견된 최대 높이(Hmax)보다 큰 지의 여부를 판정하는 높이 비교부(36)를 포함한다. 제어 장치(3)는, 또한 패턴의 높이(H)가 최대 높이(Hmax)보다 큰 경우에 기억부(32)에 기억된 레시피(33)를 변경하는 레시피 변경부(37)와, 기억부(32)에 기억된 레시피(33)에서 지정된 조건에 기초하여 기판 처리 장치(1)가 기판(W)을 처리하게 하는 레시피 실행부(38)를 포함한다. 최대 높이 검색부(35) 등은, 제어 장치(3)에 인스톨된 프로그램을 제어 장치(3)가 실행함으로써 실현되는 기능 블록이다.
도 8은, 패턴의 높이(H)가 최대 높이(Hmax)보다 큰 지의 여부를 판정할 때의 플로차트이다.
처리해야 할 기판(W)의 표면에 형성된 패턴의 폭(W1) 및 높이(H)는, 제1 및 제2 처리예 등의 기판(W)의 처리가 개시되기 전에, 정보 접수부(31)에 입력된다(도 8에 나타내는 단계 S21). 최대 높이 검색부(35)는, 정보 접수부(31)에 입력된 패턴의 폭(W1)에 대응하는 최대 높이(Hmax)를 기억부(32)에 기억된 테이블(34)로부터 검색한다(도 8에 나타내는 단계 S22). 높이 비교부(36)는, 정보 접수부(31)에 입력된 패턴의 높이(H)가 최대 높이 검색부(35)에 의해 발견된 최대 높이(Hmax)보다 큰 지의 여부를 판정한다(도 8에 나타내는 단계 S23).
패턴의 높이(H)가 최대 높이(Hmax)보다 큰 경우(도 8에 나타내는 단계 S23에서 Yes), 도 9 등에 나타내는 바와 같이, 레시피 변경부(37)는, 패턴의 측면에 있어서의 최대 높이(Hmax)보다 패턴의 선단측의 영역의 전체에 소수화 영역이 형성되고, 패턴의 측면에 있어서의 패턴의 근원으로부터 최대 높이(Hmax)까지의 영역의 적어도 일부에 비소수화 영역이 남도록, 레시피(33)를 변경한다(도 8에 나타내는 단계 S24). 그리고, 레시피 변경부(37)는, 레시피 변경부(37)에 의해 변경된 레시피(33)에 따라 처리 유닛(2) 등을 제어함으로써, 제1 및 제2 처리예 등의 기판(W)의 처리를 기판 처리 장치(1)가 실행하게 한다(도 8에 나타내는 단계 S25).
또한, 도 8은, 패턴의 높이(H)가 최대 높이(Hmax) 이하인 경우(도 8에 나타내는 단계 S23에서 No), 레시피(33)를 변경하지 않고, 기존의 레시피(33)를 실행하는 예를 나타내고 있다. 그러나, 패턴의 높이(H)가 최대 높이(Hmax) 이하인 경우, 패턴의 높이(H)가 작기 때문에, 소수화제를 기판(W)에 공급하지 않아도, 기판(W)의 건조 중에 패턴 붕괴가 발생하지 않을 수도 있다. 따라서, 이 경우, 레시피 변경부(37)는, 도 3에 나타내는 단계 S4~S6, 또는 도 4에 나타내는 단계 S4, S5, S6, S11, S12가 실행되지 않도록, 레시피(33)를 변경해도 된다. 이와 같이 하면, 기판(W)의 처리 시간 및 소수화제 등의 소비량을 큰 폭으로 감소시킬 수 있다.
도 9~도 11은, 소수화제를 기판(W)에 공급한 후의 패턴 상태를 나타내는 모식도이다. 도 9~도 11에서는, 소수화제의 공급에 의해 형성된 소수화 영역의 범위를 굵은 2점 쇄선으로 나타내고 있다. 도 9~도 11의 어디에 있어서도, 패턴의 높이(H)는, 패턴의 폭(W1)보다 크다.
도 10 및 도 11에 나타내는 「Si 함유막」은, 예를 들면, 폴리 실리콘막, SiO2막, SiN막, BSG막(붕소를 포함하는 SiO2막), 및 TEOS막(TEOS(테트라에톡시실란)를 이용하여 CVD법으로 형성된 SiO2막) 중 어느 하나이다. SiO2막, BSG막, 및 TEOS막은 산화막이기도 하다. 또, 도 10 및 도 11에 나타내는 「금속막」은, 예를 들면, Ti, W, Cu, 및 Al 중 적어도 하나를 포함하는 막이다. 금속막은, 예를 들면, TiN막, 및 W막 중 어느 하나이다.
패턴의 높이(H)가 최대 높이(Hmax)보다 큰 경우(도 8에 나타내는 단계 S23에서 Yes), 레시피 변경부(37)는, 패턴의 측면의 선단측의 영역의 전체에 소수화 영역이 형성되고, 패턴의 측면의 근원측의 영역 중 적어도 일부에 비소수화 영역이 남도록, 레시피(33)에서 지정된 소수화제의 공급 유량, 소수화제의 공급 시간, 및 소수화제의 종류를 포함하는 복수의 조건 중 적어도 하나를 변경한다.
도 9는, 패턴이 단층막이며, 패턴의 높이(H)가, 상기 패턴의 폭(W1)에 대응하는 최대 높이(Hmax)보다 큰 예를 나타내고 있다. 이 패턴이 형성된 기판(W)을 처리하는 경우, 레시피 변경부(37)는 레시피(33)에 지정되어 있는 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간 중 적어도 한쪽을 감소시킨다. 변경 전의 레시피(33)에서는 패턴의 측면의 전역이 소수화되는 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간이 지정되어 있다. 인접하는 2개의 패턴 사이의 액체는, 통상, 그 상부로부터 소수화제로 치환되어 간다. 따라서, 공급 유량 및 공급 시간 중 적어도 한쪽을 감소시키면, 소수화제가 패턴의 근원에까지 충분히 공급되기 어려워진다. 그 때문에, 레시피 실행부(38)가 변경 후의 레시피(33)를 실행하면, 패턴의 측면에 있어서의 최대 높이(Hmax)보다 패턴의 선단측의 영역의 전체에 소수화 영역이 형성되고, 패턴의 측면에 있어서의 패턴의 근원으로부터 최대 높이(Hmax)까지의 영역 중 적어도 일부에 비소수화 영역이 남는다.
도 10은, 패턴이 3층 구조이며, 패턴의 상층막, 중간막, 및 하층막이, 각각, Si 함유막, Si 함유막, 및 금속막이며, 최대 높이(Hmax)가 중간막의 범위 내인 예를 나타내고 있다. 이 패턴이 형성된 기판(W)을 처리하는 경우, 레시피 변경부(37)는, 실리콘 자체 및 실리콘을 포함하는 화합물을 소수화시키는 실리콘계 소수화제가 제1 처리예에 있어서 기판(W)에 공급되도록 레시피(33)를 변경하고, 레시피 실행부(38)는, 변경 후의 레시피(33)에 따라 기판 처리 장치(1)를 제어함으로써, 제1 처리예를 기판 처리 장치(1)가 실행하게 한다. 이로 인해, 상층막 및 중간막에 소수화 영역이 형성되고, 하층막에 비소수화 영역이 남는다.
도 11은, 패턴이 3층 구조이며, 패턴의 상층막, 중간막, 및 하층막이, 각각, 금속막, Si 함유막, 및 Si 함유막이며, 최대 높이(Hmax)가 중간막의 범위 내인 예를 나타내고 있다. 이 패턴이 형성된 기판(W)을 처리하는 경우, 레시피 변경부(37)는, 실리콘계 소수화제가 제2 처리예의 제1 소수화 공정(도 4에 나타내는 단계 S4)에서 기판(W)에 공급되고, 금속 자체 및 금속을 포함하는 화합물을 소수화시키는 메탈계 소수화제가 제2 처리예의 제2 소수화 공정(도 4에 나타내는 단계 S12)에서 기판(W)에 공급되도록, 레시피(33)를 변경한다. 또한, 레시피 변경부(37)는, 하층막에 비소수화 영역이 남도록, 실리콘계 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간을 감소시킨다. 레시피 실행부(38)는, 변경 후의 레시피(33)에 따라 기판 처리 장치(1)를 제어함으로써, 제2 처리예를 기판 처리 장치(1)가 실행하게 한다. 이로 인해, 상층막 및 중간막에 소수화 영역이 형성되고, 하층막에 비소수화 영역이 남는다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 크기가 각각 다른 복수의 패턴의 폭(W1)에 관해서 패턴 붕괴가 발생하지 않는 패턴의 높이(H)의 최대치(최대 높이(Hmax))가 미리 측정되어 있다. 처리해야 할 기판(W)의 표면에 형성된 패턴의 폭(W1)을 알면, 이것에 대응하는 최대 높이(Hmax)가 검색된다. 그리고, 대응하는 최대 높이(Hmax)를 알면, 패턴의 높이(H)가 이 최대 높이(Hmax)보다 큰 지의 여부가 판정된다. 패턴의 높이(H)가 최대 높이(Hmax)보다 큰 경우, 기판(W)을 소수화시키는 소수화제가 기판(W)에 공급된다. 이로 인해, 패턴의 측면에 있어서의 최대 높이(Hmax)보다 패턴의 선단측의 영역의 전체에 소수화 영역이 형성되고, 패턴의 측면에 있어서의 패턴의 근원으로부터 최대 높이(Hmax)까지의 영역의 일부 또는 전부에 비소수화 영역이 남는다. 즉, 최대 높이(Hmax)보다 선단측의 영역은 소수화되지만, 패턴의 근원으로부터 최대 높이(Hmax)까지의 영역은 소수화되지 않거나 혹은 부분적으로밖에 소수화되지 않는다.
소수화제가 기판(W)에 공급된 후는, 물보다 표면 장력이 작은 용제가 기판(W)에 공급되고, 기판(W)에 유지되어 있는 소수화제가 용제로 치환된다. 그 후, 용제가 기판(W)으로부터 제거되고, 기판(W)이 건조된다. 이때, 용제의 액면이 패턴의 선단으로부터 패턴의 근원을 향해 이동한다. 상술과 같이, 최대 높이(Hmax)보다 선단측의 영역이 소수화되어 있으므로, 용제의 표면과 패턴의 측면의 경계가 이 영역에 있을 때는, 상기 경계에서 발생하는 힘이 작고, 패턴 붕괴가 발생하기 어렵다. 또, 패턴의 근원으로부터 최대 높이(Hmax)까지의 영역은, 충분히 소수화 되어 있지 않지만, 용제의 표면과 패턴의 측면의 경계가 이 영역에 있을 때는, 역점(상기 경계)으로부터 작용점(패턴의 근원)까지의 거리가 작기 때문에, 패턴에 가해지는 모멘트가 작다. 그 때문에, 패턴 붕괴가 발생하기 어렵다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 패턴의 측면에 있어서의 최대 높이(Hmax)보다 패턴의 선단측의 영역의 전체를 소수화시키므로, 패턴 붕괴의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다. 또한 패턴의 측면에 있어서의 패턴의 근원으로부터 최대 높이(Hmax)까지의 영역에, 비소수화 영역을 남기므로, 패턴의 측면의 전역을 소수화시키는 경우에 비해, 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간 중 적어도 한쪽을 저감할 수 있다. 이로 인해, 패턴 붕괴의 발생을 억제 또는 방지하면서 기판(W)을 건조시킬 수 있고, 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간 중 적어도 한쪽을 저감할 수 있다.
또 본 실시 형태에서는, 소수화제 및 용제가 이 순서로 기판(W)에 공급되고, 기판(W)에 유지되어 있는 용제가 가열된다(도 3 및 도 4에 나타내는 가열 공정).
가열에 의해 용제의 온도가 상승하므로, 소수화제를 효율적으로 용제로 치환할 수 있고, 소수화제로부터 용제로의 치환 시간을 단축할 수 있다. 또한 기판(W)의 건조중에 용제의 증발이 촉진되고, 기판(W)의 건조 시간이 단축된다. 또한 용제의 증발이 촉진되므로, 기판(W)의 건조를 개시하기 전의 용제의 막두께가 감소한다. 이로 인해, 기판(W)으로부터 제거해야 할 용제의 양이 감소하므로, 기판(W)의 건조 시간을 더 단축할 수 있다. 또한, 온도의 상승에 의해 용제의 표면 장력이 저하하므로, 기판(W)의 건조 중에 패턴에 가해지는 힘을 더 감소시킬 수 있다.
도 12는, 가열 공정을 포함하는 도 3에 나타내는 모든 공정을 실행한 경우와, 가열 공정 이외의 도 3에 나타내는 모든 공정을 실행한 경우의 패턴의 도괴율을 나타내고 있다. 패턴의 도괴율은, 기판(W)의 표면에 형성된 패턴의 총수에 대한 도괴한 패턴의 수의 비율을 의미한다. 측정 조건의 차이는, 가열 공정의 유무뿐이며, 그 이외의 측정 조건에 대해서는 같다. 도 12의 우측에 나타내는 바와 같이, 가열 공정을 실행하지 않은 경우, 패턴 붕괴가 발생했다. 이에 대해, 도 12의 좌측에 나타내는 바와 같이, 가열 공정을 실행한 경우, 패턴의 도괴율이 영이며, 가열 공정을 실행하지 않은 경우보다 패턴의 도괴율이 저하했다. 따라서, 건조전 린스 공정(도 3 및 도 4에 나타내는 단계 S5)과 병행하여 가열 공정(도 3 및 도 4에 나타내는 단계 S6)을 실행함으로써, 패턴의 도괴율을 저하시킬 수 있다.
또 본 실시 형태에서는, 기판(W)에의 소수화제의 공급이 종료하고 나서 기판(W)의 건조가 종료할 때까지의 기간, 물(순수 등의 물을 주성분으로 하는 액체)이 기판(W)에 공급되지 않는다. 그 때문에, 이 기간은, 물이 기판(W)에 접촉하지 않는 상태가 유지된다. 금속막을 소수화시키는 소수화제(메탈계 소수화제)에 의해 소수화된 기판(W)에 물이 접촉하면, 기판(W)의 소수성이 큰 폭으로 저하해 버리는 경우가 있다. 따라서, 이러한 소수화제가 기판(W)에 공급된 경우라도, 기판(W)의 소수성이 큰 폭으로 저하하는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 패턴 붕괴의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
본 발명은, 상술의 실시 형태의 내용으로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 범위 내에 있어서 여러 가지의 변경이 가능하다.
예를 들면, 기판의 표면에 형성된 패턴 폭에 있어서 패턴 붕괴가 발생하지 않는 패턴 높이의 최대치인 최대 높이를 예측하고 있었다. 그러나, 그 값을 넘으면 패턴 붕괴가 발생할 가능성이 매우 높아진다, 라는 패턴 높이의 역치를 반드시 정확하게 예측할 필요는 없다.
예를 들면, 패턴 붕괴가 발생할 가능성이 낮은 패턴 높이는 경험적으로 파악되고 있다. 이 패턴 높이보다 패턴 선단측의 영역을 모두 소수화하면, 패턴 붕괴를 방지할 수 있다.
예를 들면, 상술한 바와 같이, 도 10 및 도 11에 나타내는 상층막, 중간막 및 하층막으로 이루어지는 3층 구조의 패턴인 경우, 최대 높이(Hmax)는 중간막의 범위 내에 위치하고 있는 것이 경험적으로 알려져 있다. 이 경우, 최대 높이(Hmax)의 값을 정확하게 파악하고 있을 필요는 없다. 따라서, 도 8의 단계 S22 및 S23을 실행할 필요는 없다.
처리하고자 하는 기판에 3층 구조의 패턴이 형성되어 있는 것을 특정할 수 있으면, 상층막 및 중간막의 측면에 소수화막을 형성함과 함께, 하층막의 측면의 일부에 소수막이 형성되지 않도록 소수 공정을 실행한다. 이 경우도, 패턴 붕괴를 방지할 수 있다. 또, 패턴의 측면 모두를 소수화할 필요가 없기 때문에, 소수화제의 양 및 소수화에 필요로 하는 처리 시간을 단축할 수 있다.
가열 노즐(11)로부터 토출된 온수(가열액)를 이용하여 기판(W) 상의 용제를 가열하는 경우에 대해 설명했지만, 가열액에 더하여 혹은 가열액 대신에, 실온보다 고온의 기체(가열 가스)를 이용하여 기판(W) 상의 용제를 가열해도 된다. 예를 들면, 온수 대신에, 고온의 질소 가스 또는 클린 에어를 가열 노즐(11)이 토출하게 해도 된다. 또, 가열 유체(가열액 및 가열 가스)에 더하여 혹은 가열 유체 대신에, 적외선 램프나 핫 플레이트를 이용하여 기판(W) 상의 용제를 가열해도 된다.
기판(W) 상의 용제를 가열하는 가열 공정이 건조전 린스 공정과 병행하여 실행되는 경우에 대해 설명했지만, 가열 공정이 생략되어도 된다.
건조전 린스 공정에 있어서 실온의 용제를 중심 노즐(19)이 토출하게 하는 경우에 대해 설명했지만, 실온보다 고온의 용제를 중심 노즐(19)이 토출하게 해도 된다. 예를 들면, 용제 배관(27)으로부터 처리액 배관(20)에 공급되는 용제를 가열하는 히터가 설치되어도 된다.
건조전 린스 공정에 있어서 기판(W) 상의 소수화제를 용제로 치환하는 경우에 대해 설명했지만, 기판(W) 상의 소수화제를 순수 등의 린스액으로 치환하고, 그 후, 기판(W) 상의 린스액을 용제로 치환해도 된다. 즉, 소수화 공정(제1 또는 제2 소수화 공정)의 다음에 건조전 린스 공정 전에, 수세 공정을 행해도 된다.
중심 노즐(19)로부터 토출된 소수화제의 액체를 기판(W)에 공급하는 경우에 대해 설명했지만, 소수화제의 증기나 미스트, 샤워를 중심 노즐(19)로부터 토출시켜도 된다. 마찬가지로 중심 노즐(19)로부터 토출된 용제의 액체를 기판(W)에 공급하는 경우에 대해 설명했지만, 용제의 증기나 미스트를 중심 노즐(19)로부터 토출시켜도 된다.
소수화제, 용제, 및 순수를 같은 노즐(중심 노즐(19))로부터 토출시키는 경우에 대해 설명했지만, 소수화제, 용제, 및 순수는, 다른 노즐로부터 토출되어도 된다. 소수화제, 용제, 및 순수를 토출하는 노즐은, 차단판(8)에 고정된 노즐로 한정하지 않고, 약액 노즐(15)과 같은 기판(W)의 표면을 주사 가능한 노즐이어도 된다.
기판 처리 장치(1)가 원판 형상의 기판을 처리하는 장치인 경우에 대해 설명했지만, 기판 처리 장치(1)는, 직사각형의 기판을 처리하는 장치여도 된다.
기판 처리 장치(1)가, 매엽식의 장치인 경우에 대해 설명했지만, 기판 처리 장치(1)는, 복수매의 기판을 일괄하여 처리하는 배치식의 장치여도 된다.
상술의 모든 구성 중 두 개 이상이 조합되어도 된다.
본원은, 2014년 9월 30일에 일본 특허청에 제출된 일본국 특허출원 2014-201719호에 대응하고 있고, 이 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 조합되는 것으로 한다.
본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명해 왔지만, 이것들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 이용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예로 한정하여 해석되면 안되며, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부의 청구의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (9)

  1. 각각이 패턴이 있는 특정한 폭에 있어서 패턴 붕괴가 발생하지 않는 패턴의 높이의 최대치인 복수의 최대 높이 중에서 처리해야 할 기판의 표면에 형성된 패턴의 폭에 대응하는 최대 높이를 검색하는 최대 높이 검색 공정과,
    상기 기판의 표면에 형성된 상기 패턴의 높이가, 상기 최대 높이 검색 공정에서 발견된 상기 최대 높이보다 큰 지의 여부를 판정하는 높이 비교 공정과,
    상기 패턴의 높이가 상기 최대 높이보다 큰 경우, 상기 패턴의 측면에 있어서의 상기 패턴의 근원으로부터 상기 최대 높이까지의 근원측 영역 이외의 영역인 선단측 영역의 전체에 소수화 영역이 형성되고, 상기 패턴의 측면에 있어서의 상기 근원측 영역의 적어도 일부에 비소수화 영역이 남도록, 소수화제를 상기 기판에 공급하는 소수화 공정과,
    상기 소수화 공정 후에, 물보다 표면 장력이 작은 용제를 상기 기판에 공급함으로써, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 소수화제를 상기 용제로 치환하는 건조전 린스 공정과,
    상기 건조전 린스 공정 후에, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 용제를 제거함으로써, 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조전 린스 공정과 병행하여, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 용제를 가열하는 가열 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 소수화 공정은, 상기 패턴의 높이가 상기 최대 높이보다 큰 경우, 상기 기판에 공급되는 상기 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간 중 적어도 한쪽을, 상기 패턴의 측면의 전역에 상기 소수화 영역이 형성될 때의 상기 소수화제의 공급 유량 및 공급 시간보다 감소시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 소수화 공정은, 상기 패턴이 적층막이며, 상기 패턴의 높이가 상기 최대 높이보다 큰 경우, 상기 패턴의 측면에 있어서의 상기 선단측 영역을 구성하는 적어도 하나의 막을 소수화시키는 소수화제를 상기 기판에 공급하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소수화 공정이 종료되고 나서 상기 건조 공정이 종료될 때까지, 물이 상기 기판에 접촉하지 않는 상태를 유지하는 비접촉 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  6. 처리해야 할 기판의 표면에 형성된 패턴의 폭에 있어서 패턴 붕괴가 발생하지 않는 높이인 패턴 높이를 특정하는 공정과,
    상기 패턴의 측면에 있어서의 상기 패턴의 근원으로부터 상기 패턴 높이까지의 근원측 영역 이외의 영역인 선단측 영역의 전체에 소수화 영역이 형성되고, 상기 패턴의 측면에 있어서의 상기 근원측 영역의 적어도 일부에 비소수화 영역이 남도록, 소수화제를 상기 기판에 공급하는 소수화 공정과,
    상기 소수화 공정 후에, 물보다 표면 장력이 작은 용제를 상기 기판에 공급함으로써, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 소수화제를 상기 용제로 치환하는 건조전 린스 공정과,
    상기 건조전 린스 공정 후에, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 용제를 제거함으로써, 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 포함하며,
    상기 패턴은, 상층막, 중간막 및 하층막을 포함하는 적층 패턴이며,
    상기 패턴 높이를 특정하는 공정은, 상기 중간막의 최하부의 높이를 상기 패턴 높이로서 특정하고,
    상기 소수화 공정은, 상기 상층막 및 중간막의 측면에 소수화 영역을 형성함과 함께, 상기 하층막의 측면의 적어도 일부에 비소수화 영역이 남도록, 상기 소수화제를 상기 기판에 공급하는, 기판 처리 방법.
  7. 삭제
  8. 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과,
    소수화제를 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 공급하는 소수화제 공급 유닛과,
    물보다 표면 장력이 작은 용제를 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 공급하는 용제 공급 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판으로부터 액체를 제거함으로써 상기 기판을 건조시키는 건조 유닛과,
    각각이 패턴이 있는 특정한 폭에 있어서 패턴 붕괴가 발생하지 않는 패턴의 높이의 최대치인 복수의 최대 높이를 기억하는 기억부와, 상기 기억부에 기억된 상기 복수의 최대 높이 중에서 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 표면에 형성된 패턴의 폭에 대응하는 최대 높이를 검색하는 최대 높이 검색부와, 상기 기판의 표면에 형성된 패턴의 높이가 상기 최대 높이 검색부에 의해서 발견된 상기 최대 높이보다 큰 지의 여부를 판정하는 높이 비교부를 포함하고, 상기 소수화제 공급 유닛, 용제 공급 유닛, 및 건조 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 기억부에 기억된 상기 복수의 최대 높이 중에서 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 표면에 형성된 패턴의 폭에 대응하는 최대 높이를 검색하는 최대 높이 검색 공정과,
    상기 기판의 표면에 형성된 상기 패턴의 높이가, 상기 최대 높이 검색 공정에서 발견된 상기 최대 높이보다 큰 지의 여부를 판정하는 높이 비교 공정과,
    상기 패턴의 높이가 상기 최대 높이보다 큰 경우, 상기 패턴의 측면에 있어서의 상기 패턴의 근원으로부터 상기 최대 높이까지의 근원측 영역 이외의 영역인 선단측 영역의 전체에 소수화 영역이 형성되고, 상기 패턴의 측면에 있어서의 상기 근원측 영역의 적어도 일부에 비소수화 영역이 남도록, 상기 소수화제를 상기 기판에 공급하는 소수화 공정과,
    상기 소수화 공정 후에, 물보다 표면 장력이 작은 상기 용제를 상기 기판에 공급함으로써, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 소수화제를 상기 용제로 치환하는 건조전 린스 공정과,
    상기 건조전 린스 공정 후에, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 용제를 제거함으로써, 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 기판에 유지되어 있는 액체를 가열하는 가열 유닛을 더 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 건조전 린스 공정과 병행하여, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 용제를 상기 가열 유닛이 가열하게 하는 가열 공정을 더 실행하는, 기판 처리 장치.
KR1020150135512A 2014-09-30 2015-09-24 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 KR101743830B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2014-201719 2014-09-30
JP2014201719A JP6524573B2 (ja) 2014-09-30 2014-09-30 基板処理方法および基板処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160038791A KR20160038791A (ko) 2016-04-07
KR101743830B1 true KR101743830B1 (ko) 2017-06-05

Family

ID=55583469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150135512A KR101743830B1 (ko) 2014-09-30 2015-09-24 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10121648B2 (ko)
JP (1) JP6524573B2 (ko)
KR (1) KR101743830B1 (ko)
CN (1) CN105470109B (ko)
TW (1) TWI609725B (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6722551B2 (ja) * 2016-08-31 2020-07-15 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理方法
JP6728009B2 (ja) * 2016-09-26 2020-07-22 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理方法および基板処理装置
JP6818607B2 (ja) * 2017-03-27 2021-01-20 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理方法および基板処理装置
TWI787263B (zh) * 2017-05-24 2022-12-21 日商東京威力科創股份有限公司 基板處理裝置及基板處理方法
JP7116534B2 (ja) 2017-09-21 2022-08-10 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理方法および基板処理装置
JP6953255B2 (ja) * 2017-09-21 2021-10-27 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理方法および基板処理装置
US20210197224A1 (en) * 2019-12-27 2021-07-01 SCREEN Holdings Co., Ltd. Substrate processing method and substrate processing apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011071169A (ja) 2009-09-24 2011-04-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理方法および基板処理装置
JP2012044065A (ja) 2010-08-20 2012-03-01 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理方法および基板処理装置
JP2012209299A (ja) 2011-03-29 2012-10-25 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理方法および基板処理装置
JP2013157625A (ja) 2013-04-09 2013-08-15 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理方法および基板処理装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6158141A (en) 1998-05-07 2000-12-12 Sony Corporation Apparatus and method for drying semiconductor substrate
US6770151B1 (en) 2001-07-13 2004-08-03 Lam Research Corporation Drying a substrate using a combination of substrate processing technologies
JP4767767B2 (ja) 2006-06-19 2011-09-07 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理方法および基板処理装置
CN100501921C (zh) 2006-06-27 2009-06-17 大日本网目版制造株式会社 基板处理方法以及基板处理装置
JP2008034779A (ja) 2006-06-27 2008-02-14 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理方法および基板処理装置
JP4817991B2 (ja) * 2006-06-29 2011-11-16 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法
US7838425B2 (en) * 2008-06-16 2010-11-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of treating surface of semiconductor substrate
JP5248652B2 (ja) 2011-04-27 2013-07-31 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理方法および基板処理装置
KR101266620B1 (ko) * 2010-08-20 2013-05-22 다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤 기판처리방법 및 기판처리장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011071169A (ja) 2009-09-24 2011-04-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理方法および基板処理装置
JP2012044065A (ja) 2010-08-20 2012-03-01 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理方法および基板処理装置
JP2012209299A (ja) 2011-03-29 2012-10-25 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理方法および基板処理装置
JP2013157625A (ja) 2013-04-09 2013-08-15 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理方法および基板処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160038791A (ko) 2016-04-07
TWI609725B (zh) 2018-01-01
TW201622835A (zh) 2016-07-01
US10121648B2 (en) 2018-11-06
CN105470109B (zh) 2018-07-27
JP2016072489A (ja) 2016-05-09
CN105470109A (zh) 2016-04-06
JP6524573B2 (ja) 2019-06-05
US20160089685A1 (en) 2016-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101743830B1 (ko) 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
TWI698906B (zh) 基板處理方法以及基板處理裝置
JP4870837B2 (ja) 基板乾燥装置及びその方法
TWI636158B (zh) Substrate processing method and substrate processing device
US10424496B2 (en) Substrate treating method
KR20160079701A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US10790134B2 (en) Substrate processing method
US20130014785A1 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
US11177124B2 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
US20180068876A1 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
JP2012044065A (ja) 基板処理方法および基板処理装置
JP5248652B2 (ja) 基板処理方法および基板処理装置
JP6593591B2 (ja) 基板処理方法
KR20180054598A (ko) 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체
JP6948840B2 (ja) 基板処理方法および基板処理装置
JP6300314B2 (ja) 基板処理装置
US20190258166A1 (en) Sacrificial film forming method, substrate treatment method, and substrate treatment device
JP6310583B2 (ja) 基板処理方法および基板処理装置
JP5674851B2 (ja) 基板処理方法および基板処理装置
KR101023067B1 (ko) 매엽식 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 압력 조절 방법
JP6118309B2 (ja) 基板処理方法
TW202309988A (zh) 基板處理方法及基板處理裝置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right