KR101883015B1 - 액 처리 장치, 액 처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

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히로타카 마루야마
노부히로 오가타
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Abstract

본 발명은, 산성 약액, 알칼리성 약액을 전환하여 공급하는 장치에 있어서 발생하는 파티클을 저감할 수 있는 액 처리 장치 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
액 처리 장치는, 회전하는 기판(W)의 표면에 처리액을 전환하여 공급함으로써 액 처리를 행하고, 제1 노즐 블록(42)과 제1 이동 기구를 구비하는 제1 처리액 공급부는, 산성 약액, 린스액을 전환하여 공급하고, 제2 노즐 블록(52)과 제2 이동 기구를 구비하는 제2 처리액 공급부는, 알칼리성 약액, 린스액을 전환하여 공급한다. 그리고, 한쪽 측의 노즐 블록(42)으로부터 기판(W)으로 약액을 공급할 때에는 다른 쪽 측의 노즐 블록(52)을 후퇴 위치로 후퇴시키고, 한쪽 측의 노즐 블록(42)으로부터 기판(W)으로 린스액을 공급하고 있을 때에 다른 쪽 측의 노즐 블록(52)을 처리 위치로 이동시킨다. 또한, 다른 쪽 측의 노즐 블록(52)으로부터 약액을 공급할 때에는 한쪽 측의 노즐 블록(42)을 후퇴 위치로 후퇴시켜 둔다.

Description

액 처리 장치, 액 처리 방법 및 기억 매체{LIQUID PROCESSING DEVICE, LIQUID PROCESSING METHOD AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은, 기판의 표면에 산성 약액과 알칼리성 약액을 전환하여 공급하고, 기판의 액 처리를 행하는 기술에 관한 것이다.
기판인 예컨대 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라 함)의 표면에 집적 회로의 적층 구조를 형성하는 반도체 장치의 제조 공정에 있어서, 회전하는 웨이퍼의 표면에, 알칼리성 약액이나 산성 약액을 공급하여 먼지나 자연 산화물 등을 제거하는 매엽식 액 처리 장치가 알려져 있다.
이러한 종류의 액 처리 장치에는, 공통의 노즐 또는 공통의 노즐 블록에 설치된 복수의 노즐을 사용하여 산성 약액, 알칼리성 약액을 전환하면서 공급하는 것이 있다(예컨대, 특허문헌 1). 그러나 공통의 노즐 또는 공통의 노즐 블록에 설치된 노즐로부터 산성 약액, 알칼리성 약액을 공급하면, 노즐의 외면이나 노즐 블록, 노즐 아암 등에 약액의 증기나 미스트가 부착되고, 이들 부위에서 염을 생성하여 파티클의 발생원이 되는 교차 오염(cross-contamination)을 야기하는 경우가 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2009-59895호 공보: 단락 0044∼0047, 0063∼0069, 도 2, 도 3
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 산성 약액, 알칼리성 약액을 전환하여 공급하는 장치에 있어서 발생하는 파티클을 저감할 수 있는 액 처리 장치, 액 처리 방법 및 이 방법을 기억시킨 기억 매체를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 액 처리 장치는, 수평으로 유지되고, 회전하는 기판에, 산성 약액, 알칼리성 약액 및 린스액을 전환하여 공급함으로써, 상기 기판의 액 처리를 행하는 액 처리 장치에 있어서,
상기 기판에, 산성 약액 및 린스액을 공급하기 위한 노즐을 구비한 제1 노즐 블록과, 이 제1 노즐 블록을 기판 위쪽의 처리 위치와 기판 옆쪽의 후퇴 위치 사이에서 이동시키기 위한 제1 이동 기구를 구비한 제1 처리액 공급부와,
상기 기판에, 알칼리성 약액 및 린스액을 공급하기 위한 노즐을 구비한 제2 노즐 블록과, 이 제2 노즐 블록을 기판 위쪽의 처리 위치와 기판 옆쪽의 후퇴 위치 사이에서 이동시키기 위한 제2 이동 기구를 구비한 제2 처리액 공급부와,
상기 제1 노즐 블록 및 제2 노즐 블록 중, 한쪽 측의 노즐 블록으로부터 기판으로 약액을 공급할 때에는 다른 쪽 측의 노즐 블록을 후퇴 위치로 후퇴시켜 두는 것과, 한쪽 측의 노즐 블록으로부터 기판으로 린스액을 공급하고 있을 때에 다른 쪽 측의 노즐 블록을 처리 위치로 이동시키는 것과, 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록으로부터 약액을 공급할 때에는 상기 한쪽 측의 노즐 블록을 후퇴 위치로 후퇴시켜 두는 것을 실행하는 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
전술한 액 처리 장치는 이하의 특징을 구비하고 있어도 좋다.
(a) 상기 제어부는, 상기 한쪽 측의 노즐 블록으로부터 린스액을 공급하고 있을 때에 처리 위치에서 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록으로부터 린스액의 공급을 개시하는 것을 실행하는 제어 신호를 출력하는 것.
(b) 상기 제어부는, 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록으로부터 린스액을 기판으로 공급하고 있을 때에 상기 한쪽 측의 노즐 블록이 후퇴 위치로 후퇴를 개시하는 것을 실행시키는 제어 신호를 출력하는 것.
(c) 상기 제어부는, 상기 한쪽 측의 노즐 블록으로부터 린스액의 공급을 정지시키는 데 있어서, 상기 한쪽 측의 노즐 블록으로부터의 린스액의 공급을 정지시킨 후, 린스액으로 덮여 있지 않은 상태의 기판의 표면이 노출되기 전에, 처리 위치에서 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록으로부터 기판으로의 처리액의 공급을 개시하도록 제어 신호를 출력하는 것.
(d) 상기 제어부는, 상기 한쪽 측의 노즐 블록과 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록이 양쪽 동시에 린스액을 공급한 후, 상기 한쪽 측의 노즐 블록으로부터의 린스액의 공급을 정지시키는 제어 신호를 출력하는 것.
(e) 상기 제1 노즐과 제2 노즐로부터 공급된 린스액이 상기 기판의 표면에 도달하는 위치가 동일한 위치가 되도록, 상기 제1 노즐과 제2 노즐의 토출 방향이 설정되어 있는 것.
(f) 상기 제1 노즐 블록 또는 제2 노즐 블록은, 약액 및 린스액을 공급하는 노즐이 공통인 것. 또한, 상기 제1 노즐 블록은, 린스액을 건조시킬 때에 기판에 공급되는 건조액을 공급하기 위한 노즐을 구비하고 있는 것.
본 발명은, 산성 약액을 공급하는 제1 노즐과, 알칼리성 약액을 공급하는 제2 노즐을 사용하여, 회전하는 기판의 표면에 이들 약액을 전환하여 공급하는 데 있어서, 한쪽 측의 노즐(또는 다른 쪽 측의 노즐)이 처리 위치에서 약액을 공급하고 있을 때, 다른 쪽 측의 노즐(또는 한쪽 측의 노즐)은 기판의 바깥쪽으로 후퇴하고 있다. 또한, 약액의 전환을 행할 때에는, 양 노즐 중, 한쪽 측의 노즐로부터 기판으로 공급되는 처리액이 약액에서 린스액으로 전환되면, 남는 다른 쪽 측의 노즐을 기판 상에 위치시키기 때문에, 각각의 노즐이나 그 이동 기구에, 산성, 알칼리성의 두 약액의 증기나 미스트가 쉽게 부착되지 않게 되어 교차 오염의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 액 처리 장치의 종단 측면도이다.
도 2는 상기 액 처리 장치에 설치되어 있는 처리액 공급부의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 3은 상기 처리액 공급부에 설치되어 있는 제1, 제2 노즐의 확대 측면도이다.
도 4는 상기 처리액 공급부로부터 공급되는 약액과 사용하는 노즐과의 관계를 나타낸 설명도이다.
도 5는 상기 액 처리 장치의 작용을 나타낸 제1 설명도이다.
도 6은 상기 액 처리 장치의 작용을 나타낸 제2 설명도이다.
도 7은 상기 액 처리 장치의 작용을 나타낸 제3 설명도이다.
도 8은 상기 액 처리 장치의 작용을 나타낸 제4 설명도이다.
도 9는 상기 액 처리 장치의 작용을 나타낸 제5 설명도이다.
도 10은 상기 액 처리 장치의 작용을 나타낸 제6 설명도이다.
도 11은 상기 제1, 제2 노즐로부터 공급된 DIW가 웨이퍼의 표면에서 확산되는 모습을 나타낸 평면도이다.
도 12는 다른 예에 따른 액 처리 장치의 작용을 나타낸 설명도이다.
도 13은 약액을 전환하는 간격과, 웨이퍼 표면의 파티클수와의 관계를 나타낸 설명도이다.
도 14는 참고예에 따른 제1, 제2 노즐의 확대도이다.
도 15는 참고예에 따른 제1, 제2 노즐로부터 공급된 DIW가 웨이퍼의 표면에서 확산되는 모습을 나타낸 평면도이다.
도 16은 참고예에 따른 제1, 제2 노즐을 사용하여 린스 처리를 행했을 때의 파티클의 분포를 나타낸 사진이다.
본 발명의 실시형태에 따른 액 처리 장치의 구성에 대해서 도 1 내지 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 액 처리 장치는, 웨이퍼(W)를 수평으로 지지하는 복수 개, 예컨대 3개의 지지핀(23)이 설치된 원판형의 지지 플레이트(21)와, 지지 플레이트(21)의 하면에 연결되고, 상하 방향으로 연장되는 회전축(22)을 구비한다.
회전축(22)의 하단측에는 풀리(33)가 설치되어 있고, 이 풀리(33)의 옆쪽에는 회전 모터(31)가 배치되어 있다. 이들 풀리(33)와 회전 모터(31)의 회전축에 구동 벨트(32)를 권취함으로써, 지지 플레이트(21) 상의 웨이퍼(W)를 수직축 주위로 회전시키는 회전 구동 기구(30)를 구성하고 있다. 또한, 회전축(22)은, 베어링(34)을 통해 상기 액 처리 장치가 배치된 케이스의 상판(床板)(12)에 고정되어 있다.
지지 플레이트(21)는, 그 중앙부가 원형으로 절결되어 있고, 그 절결 내에는 원판형의 승강 플레이트(24)가 배치되어 있다. 승강 플레이트(24)의 상면에는, 외부의 웨이퍼 반송 기구와의 사이에서의 웨이퍼(W)의 전달시에 웨이퍼(W)를 이면(하면)측에서 지지하기 위한 복수 개, 예컨대 3개의 리프트핀(26)이 설치되어 있다.
승강 플레이트(24)의 하면에는, 회전축(22) 내를 상하 방향으로 관통하는 리프트축(25)이 연결되어 있고, 이 리프트축(25)의 하단에는, 상기 리프트축(25)을 승강시키기 위한 승강 기구(35)가 설치되어 있다.
또한, 지지 플레이트(21)의 바깥쪽에는, 지지핀(23)에 의해 지지된 웨이퍼(W)를 그 주연부 및 경사진 위쪽 측으로부터 덮기 위한 컵(11)이 설치되어 있다.
전술한 구성을 구비한 본 액 처리 장치는, 웨이퍼(W) 표면의 자연 산화물을 제거하기 위한 DHF(Diluted HydroFluoric acid)를 산성 약액으로서 사용한다. 또한, 웨이퍼(W)의 표면에 부착되어 있는 유기성 오염이나 파티클을 제거하기 위한 SC-1(암모니아와 과산화수소와의 혼합 수용액)을 알칼리성 약액으로서 사용한다.
또한, 배경기술에서 설명한 바와 같이, 산성 약액 및 알칼리성 약액을 각각 전용의 노즐(41, 51)을 사용하여 웨이퍼(W)의 표면(상면)에 공급하는 구성으로 되어 있다. 이하, 이들 노즐(41, 51)을 포함하는 처리액 공급부의 구성에 대해서 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 제1 노즐(41)은, 웨이퍼(W)의 표면에 산성 약액(DHF) 및 DIW를 공급하는 역할을 수행한다. 제1 노즐(41)은 노즐 블록(42)의 하면측에 설치되어 있고, 이 노즐 블록(42)은 캔틸레버형의 노즐 아암(43)의 선단부에 부착되어 있다.
노즐 아암(43)의 기단부(基端部)는, 회전축(44)을 통해 구동부(45)에 부착되어 있고, 이 구동부(45)에서 노즐 아암(43)을 좌우로 이동시킴으로써, 웨이퍼(W)의 회전 중심[웨이퍼(W)의 중앙부]의 위쪽의 처리 위치(도 2 중, 실선으로 도시되어 있음)와, 웨이퍼(W)의 위쪽으로부터 웨이퍼(W)의 옆쪽으로 후퇴한 후퇴 위치(동 도면 중, 파선으로 도시되어 있음) 사이에서 제1 노즐(41)을 이동시킬 수 있다. 또한, 편의상, 도 2에 있어서는 컵(11)의 기재를 생략하고 있지만, 예컨대 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 노즐(41)의 후퇴 위치는 컵(11)보다 외측에 설정되어 있다.
노즐 아암(43)이나 제1 노즐(41)의 내부에는 도시하지 않은 액 유로가 형성되어 있고, 이 유로에는 각종 처리액(약액 및 DIW)의 탱크와 펌프, 및 유량 조절 기구를 포함하는 DHF 공급부(62) 및 DIW 공급부(63)가 접속되어 있다. 그리고, 상기 액 유로와 각 처리액의 공급부(62, 63)를 연결하는 접속 관로 상에 설치된 개폐 밸브(V2, V3)를 개폐함으로써, 제1 노즐(41)로부터 웨이퍼(W)로 DHF, DIW를 전환하여 공급할 수 있다.
여기서, 제1 노즐(41)을 구비한 노즐 블록(42)은, 본 실시형태의 제1 노즐 블록에 해당한다. 또한, 이 노즐 블록(42)을 지지하는 노즐 아암(43)이나 이것을 이동시키는 회전축(44), 구동부(45)는, 노즐 블록(42)을 이동시키는 제1 이동 기구에 해당한다. 그리고, 제1 노즐(41)을 구비한 제1 노즐 블록[노즐 블록(42)]과, 제1 이동 기구에 의해, 본 실시형태의 제1 처리액 공급부를 구성하고 있다. 여기서, 본 발명에 있어서의 「노즐 블록」은, 웨이퍼(W) 상에서 노즐을 유지하는 기능을 포함하고 있으면 좋고, 그 형상은 특정한 것으로 한정되지 않는다. 예컨대 노즐 아암(43)의 선단에, 제1 노즐(41)을 삽입하여 유지하기 위한 개구를 형성하여도 좋고, 이 경우에는 노즐 아암(43)의 선단 부분이 노즐 블록에 해당한다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 노즐 블록(42)에는, 웨이퍼(W)의 스핀 건조시에 사용되는 건조액인 IPA(IsoPropyl Alcohol)의 공급을 행하는 IPA 노즐(41a)이 설치되어 있다. IPA 공급부(61)로부터 공급된 IPA는, 산성 약액이나 DIW와는 상이한 유로를 지나 IPA 노즐(41a)로 공급된다. 또한, 도 3 이외의 도면에 있어서는, 노즐 블록(42)의 IPA 노즐(41a)의 기재를 생략하여 나타내고 있다. 또한, IPA 노즐(41a)을 설치하는 위치는, 노즐 블록(42)으로 한정되지 않고, 후술하는 제2 노즐(51)측의 노즐 블록(52)에 설치하여도 좋으며, IPA 노즐(41a) 단독의 노즐 블록이나 이동 기구 등을 설치하여도 좋다.
다음으로 제2 노즐(51)은, 웨이퍼(W)의 표면에 알칼리성 약액(SC-1) 및 DIW를 공급하는 역할을 수행한다. 노즐 블록(52)의 하면측에 설치된 제2 노즐(51)은, 노즐 아암(53), 회전축(54)을 통해 구동부(55)에 접속되어 있고, 웨이퍼(W)의 회전 중심[웨이퍼(W)의 중앙부]의 위쪽 측의 처리 위치(도 2 중, 실선으로 도시되어 있음)와, 웨이퍼(W)의 위쪽으로부터 옆쪽으로 후퇴한 후퇴 위치(동 도면 중, 파선으로 도시되어 있음) 사이를 이동할 수 있다는 점은 제1 노즐(41)과 동일하다.
제2 노즐(51)에는, 노즐 블록(52)이나 노즐 아암(53)의 내부에 형성된 액 유로나 개폐 밸브(V4, V5)가 설치된 접속 관로를 통해 DIW 공급부(63), SC-1 공급부(64)에 접속되어 있고, 제2 노즐(51)로부터 웨이퍼(W)로의 SC-1, DIW의 공급을 전환하여 행할 수 있다.
그리고, 제2 노즐(51)을 구비한 노즐 블록(52)은, 본 실시형태의 제2 노즐 블록에 해당한다. 또한, 이 노즐 블록(52)을 지지하는 노즐 아암(53)이나 이것을 이동시키는 회전축(54), 구동부(55)는, 노즐 블록(52)을 이동시키는 제2 이동 기구에 해당한다. 또한, 제2 노즐(51)을 구비한 제2 노즐 블록[노즐 블록(52)]과, 제2 이동 기구에 의해, 본 실시형태의 제2 처리액 공급부를 구성하고 있다.
여기서 전술한 제1 노즐(41) 및 제2 노즐(51)은, 도 3에 도시된 바와 같이 수평 유지된 웨이퍼(W)를 향해 경사진 위쪽 측으로부터 처리액을 공급하도록, 처리액의 토출 방향이 설정되어 있다. 이들 노즐(41, 51)의 경사 각도는, 처리 위치에 있는 양 노즐(41, 51)로부터 DIW를 토출했을 때, 이들 DIW가 웨이퍼(W) 표면의 동일한 위치에 도달하도록 설정되어 있다. 바꿔 말하면, 2개의 상이한 노즐(41, 51)로부터 공급된 DIW가 웨이퍼(W) 표면의 대략 1점[본 예에서는 웨이퍼(W)의 회전 중심(중앙부)에 설정되어 있음]에 집중하여 공급되게 된다. 양 노즐(41, 51)로부터의 처리액의 토출 방향이 이와 같이 설정되어 있는 이유에 대해서는, 작용 설명시에 상세히 설명한다.
이상으로 설명한 구성을 구비한 액 처리 장치는, 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 제어부(7)와 접속되어 있다. 제어부(7)는 예컨대 도시하지 않은 CPU와 기억부를 구비한 컴퓨터로 이루어지고, 기억부에는 액 처리 장치의 작용, 즉 지지 플레이트(21) 상에 지지된 웨이퍼(W)를 회전시켜, 제1 노즐(41), 제2 노즐(51)을 후퇴 위치와 처리 위치 사이에서 이동시키면서, 미리 설정된 스케줄에 기초하여 처리액을 전환하여 공급하며, 액 처리를 행한 후, 웨이퍼(W)를 건조시켜 반출할 때까지의 제어에 대한 단계(step)(명령)군이 짜여진 프로그램이 기록되어 있다. 이 프로그램은, 예컨대 하드 디스크, 컴팩트 디스크, 마그넷 광 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되고, 거기에서 컴퓨터에 인스톨된다.
여기서, 본 예의 액 처리 장치는, 이미 전술한 바와 같이 산성 약액을 공급하는 노즐(41)과 알칼리성 약액을 공급하는 노즐(51)이 따로따로 설치되어 있다. 그래서, 한쪽 측의 노즐(41)로부터 약액이 공급되고 있는 기간 중에는, 다른 쪽 측의 노즐(51)을 후퇴 위치까지 후퇴시키고, 또한 다른 쪽 측의 노즐(51)로부터 약액이 공급되고 있는 기간 중에는, 한쪽 측의 노즐(41)을 후퇴 위치로 후퇴시킬 수 있다.
이 동작을 행함으로써, 노즐(41, 51)이나 노즐 블록(42, 52) 및 그 이동 기구가 산, 알칼리 쌍방의 증기나 미스트의 분위기에 노출되고, 산과 알칼리의 반응에 기인하는 파티클이 발생하는 교차 오염을 억제할 수 있다.
그래서 본 예의 상기 제어부(7)는, 웨이퍼(W)의 표면이 항상 액체로 젖은 상태를 유지하면서, 미리 정해진 시퀀스에 기초하여 노즐(41, 51)의 교환 및 웨이퍼(W)에 공급되는 처리액의 전환을 행하도록, 각부에 제어 신호를 출력한다.
이하, 도 4 내지 도 11을 참조하면서, 상기 액 처리 장치의 작용에 대해서 설명한다. 여기서, 도 4는 웨이퍼(W)에 공급되는 처리액(약액 및 DIW)의 전환 순서와, 각 처리액의 공급시에 사용되는 노즐(41, 51)과의 대응 관계를 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 도 5 내지 도 10의 각 도면에 있어서는, DHF 공급부(62)를 산성 약액 공급부(601)로서 표시하고, SC-1 공급부(64)를 알칼리성 약액 공급부(602)로서 표시함으로써 총괄적인 표기를 행하고 있다.
액 처리 장치는, 2개의 노즐(41, 51)을 후퇴 위치로 후퇴시키고, 또한 지지 플레이트(21)를 정지시킨 상태로 대기시키고 있다. 그리고, 외부의 웨이퍼 반송 기구가, 웨이퍼(W)를 유지한 포크를 지지 플레이트(21)의 위쪽 측까지 진입시키면, 승강 플레이트(24)를 상승시켜 포크와 교차시키고, 승강 플레이트(24)의 리프트 핀(26) 상으로 웨이퍼(W)를 전달한다.
그리고 포크가 지지 플레이트(21)의 위쪽으로부터 후퇴한 후, 승강 플레이트(24)를 강하시켜, 지지 플레이트(21)의 지지핀(23) 상에 웨이퍼(W)를 배치한다. 계속해서 회전 모터(31)를 작동시키고, 지지 플레이트(21) 상의 웨이퍼(W)를 회전시켜, 웨이퍼(W)가 정해진 회전 속도에 도달하면 제1 노즐(41)을 후퇴 위치로부터 처리 위치까지 이동시킨다.
그리고 나서, DHF 공급부(62)[산성 약액 공급부(601)]로부터 DHF(산성 약액)의 공급을 개시하여 자연 산화물을 제거한다(도 4의 P1, 도 5). 이 때, 도 5에 도시된 바와 같이 제2 노즐(51)은 후퇴 위치로 후퇴하고 있기 때문에, 제2 노즐(51)이나 노즐 블록(52), 노즐 아암(53) 등이 산성 약액의 증기나 미스트와 쉽게 접촉하지 않아, 교차 오염이 쉽게 발생하지 않는다.
미리 설정한 시간만큼 DHF의 공급을 행하면, 제1 노즐(41)로부터 공급하는 처리액을 DIW로 전환하고, 웨이퍼(W)를 린스 처리한다(도 4의 P2, 도 6). DIW가 공급되면, 웨이퍼(W) 표면의 DHF가 DIW에 의해 씻겨진 상태가 된다. 그리고, 제1 노즐(41)로부터 DIW를 공급하고 있을 때에 후퇴 위치로부터 처리 위치를 향한 제2 노즐(51)의 이동을 개시한다(도 6). 이 때, 제2 노즐(51)이나 노즐 블록(52), 노즐 아암(53)에 DHF가 부착되지 않는 거리를 유지하면서, 후퇴 위치에 있는 제2 노즐(51)을, 후퇴 위치와 웨이퍼(W) 사이에서 웨이퍼(W)의 위쪽으로 진입하기 전의 위치까지 이동시켜 대기시켜 두어도 좋다.
이와 같이, 아직 제1 노즐(41)이 처리 위치에 있는 시점에서 제2 노즐(51)의 이동을 개시함으로써, 교차 오염의 회피를 목적으로, 제1 노즐(41)이 웨이퍼(W) 상으로부터 후퇴할 때까지 제2 노즐(51)의 이동을 개시하지 않은 경우, 또는 린스 정지 후에 이동하는 경우에 비하여, 노즐(41, 51)의 교환에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.
그 후, 제2 노즐(51)이 처리 위치에 도달하면, 제2 노즐(51)로의 DIW의 공급을 개시하여, 제1 노즐(41), 제2 노즐(51)로부터 웨이퍼(W)를 향해 동시에 DIW를 토출한다(도 4의 P2, 도 7). 이 때 도 3을 이용하여 설명한 바와 같이, 양 노즐(41, 51)은, 각 노즐(41, 51)로부터 토출된 DIW의 유선(流線)이, 웨이퍼(W)의 표면에 도달하는 위치에서 교차하도록, 즉 이들 DIW가 웨이퍼(W) 상의 동일한 위치에 도달하도록 DIW의 토출 방향이 설정되어 있다.
이 결과, 도 11에 도시된 바와 같이 2개의 상이한 노즐(41, 51)로부터 공급된 DIW가 웨이퍼(W)의 회전 중심으로 동시에 공급되고, 이 회전 중심으로부터 웨이퍼(W)의 주연부측을 향해 DIW가 혼연 일체가 되어 확산되어 나간다. 2개의 유체의 도달 지점이 별개라면 주위의 기체를 혼입하여 기포(B)가 생성되는 기포 함유 현상이 발생한다. 후술하는 실험 결과에 나타낸 바와 같이, 이 기포 함유 현상은, 액 처리 후의 웨이퍼(W)의 표면에 파티클이 남는 원인이 된다. 그래서, 노즐(41, 51)로부터의 DIW의 토출 방향을 조절하여, 2개의 유체를 웨이퍼(W) 표면 상의 동일한 위치로 합류시키고, 합류되는 영역의 면적을 극소화함으로써, 기포(B)의 생성에 기인하는 파티클의 발생을 억제하고 있다.
제1 노즐(41) 및 제2 노즐(51)로부터 DIW를 동시 공급하면, 제1 노즐(41)로부터의 DIW의 공급을 정지시키고, 제1 노즐(41)을 웨이퍼(W) 상으로부터 후퇴시킨다(도 8). 전술한 바와 같이, 제1 노즐(41) 및 제2 노즐(51)로부터 DIW가 동시 공급되는 타이밍을 확보한 후, 제1 노즐(41)로부터의 DIW의 공급을 정지시켜 제1 노즐(41)을 웨이퍼(W) 상으로부터 후퇴시킴으로써, 웨이퍼(W)에 끊임없이 액체가 공급되어, 웨이퍼(W) 표면의 건조, 워터마크의 발생을 억제할 수 있다.
그리고, 제1 노즐(41)이 적어도 웨이퍼(W)의 위쪽으로부터 후퇴하고, 예컨대 후퇴 위치까지 이동하여 제1 노즐(41), 노즐 블록(42), 노즐 아암(43)에 SC-1이 부착되기 어려운 상태가 되면, 제2 노즐(51)로부터 공급하는 처리액을 SC-1(알칼리성 약액)로 전환하여, 유기성 오염이나 파티클의 제거를 행한다(도 4의 P3, 도 9).
이 후, 미리 정해진 시간만큼 SC-1의 공급을 행하면, 제2 노즐(51)로부터 공급하는 처리액을 재차 DIW로 전환하여 웨이퍼(W)의 린스 처리를 행한다(도 4의 P4, 도 10). DIW가 공급되어 웨이퍼(W) 표면의 SC-1이 DIW로 씻겨져 제1 노즐(41), 노즐 블록(42), 노즐 아암(43)에 SC-1이 부착되기 어려운 상태가 되면, 후퇴 위치로부터 처리 위치를 향한 제1 노즐(41)의 이동을 개시한다(도 10). 이 때에도, 제1 노즐(41), 노즐 블록(42), 노즐 아암(43)에 SC-1이 부착되지 않는 거리를 유지하면서, 후퇴 위치에 있는 제1 노즐(41)을, 후퇴 위치와 웨이퍼(W)와의 사이이며 웨이퍼(W)의 위쪽으로 진입하기 전의 위치까지 이동시켜 대기시켜 두어도 좋다.
정해진 시간만큼 DIW의 공급을 행하면, 제2 노즐(51)로부터의 DIW의 공급을 정지시키고, 웨이퍼(W)의 회전을 계속한 채로 도 3에 도시된 IPA 노즐(41a)로부터 정해진 시간 IPA를 공급하여 웨이퍼(W)의 스핀 건조 처리를 행한다(도 4의 P5).
이렇게 해서 웨이퍼(W)의 액 처리, 스핀 건조를 완료하면, 제1, 제2 노즐(41, 51)을 웨이퍼(W)의 위쪽으로부터 후퇴시키고, 웨이퍼(W)의 회전을 정지시킨다. 그리고 나서, 승강 플레이트(24)를 상승시켜 웨이퍼(W)를 들어 올려 외부의 웨이퍼 반송 기구에 처리를 끝낸 웨이퍼(W)를 전달한 후, 승강 플레이트(24)를 강하시켜 다음 웨이퍼(W)의 반입을 대기한다.
본 실시형태에 따른 액 처리 장치에 의하면 이하의 효과가 있다. 산성 약액을 공급하는 제1 노즐(41)과, 알칼리성 약액을 공급하는 제2 노즐(51)을 사용하여 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 이들 약액을 전환하여 공급하는 데 있어서, 제1 노즐(41)[또는 제2 노즐(51)]이 처리 위치에서 약액을 공급하고 있을 때, 제2 노즐(51)[또는 제1 노즐(41)]은 웨이퍼(W)의 위쪽으로부터 후퇴하고 있다. 또한, 약액의 전환을 행할 때에는, 양 노즐(41, 51) 중, 제1 노즐(41)로부터 웨이퍼(W)의 중앙부로 공급되는 처리액이 DHF에서 DIW로 전환되면, 제2 노즐(51)을 웨이퍼(W) 상에 위치시키기 때문에, 각각의 노즐(41, 51)이나 그 이동 기구[노즐 블록(42, 52), 노즐 아암(43, 53) 등]에, 산성, 알칼리성 두 약액의 증기나 미스트가 쉽게 부착되지 않게 되어 교차 오염의 발생을 억제할 수 있다.
특히, 처리 위치의 노즐을 제1 노즐(41)과 제2 노즐(51) 사이에서 교환할 때, 제1 노즐(41), 제2 노즐(51)로부터 DIW가 동시에 공급되는 타이밍을 설정하여 DIW를 공급하는 노즐을 한쪽 측의 노즐(41, 51)로부터 다른 쪽 측의 노즐(51, 41)로 전환함으로써, 웨이퍼(W) 표면에 끊임없이 액체가 공급되어 웨이퍼(W)의 건조, 워터마크의 형성에 기인하는 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 처리 위치의 노즐 교환시에 있어서, 제1 노즐(41) 및 제2 노즐(51)로부터의 DIW의 동시 공급이 행해지지 않아, 웨이퍼(W)의 중앙부에 DIW가 공급되지 않는 공백 시간이 발생했다고 해도 좋다. 예컨대, 제1 노즐(41)로부터의 DIW의 공급을 정지시킨 후, DIW로 덮여 있지 않은 상태의 웨이퍼(W)의 표면이 노출되기 전, 예컨대 상기 공백 시간이 0.3초 이내가 될 정도의 타이밍에 제2 노즐(51)로부터의 DIW의 공급을 개시하여도 좋다. 이 결과, 실질적으로 DIW가 연속 공급된 것으로 간주해도 좋을 정도로, 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
나아가서는, 웨이퍼(W)가 건조되지 않을 정도의 회전수(예컨대 1000 rpm 이하)라면, 처리 위치까지 이동하여 온 다른 쪽 측의 노즐(51)로부터 DIW를 공급하는 동작도 필수적인 것은 아니다. 한쪽 측의 노즐(41)로부터 DIW를 공급하고 나서, 다른 쪽 측의 노즐(51)을 처리 위치까지 이동시켜, 상기 다른 쪽 측의 노즐(51)로부터의 DIW 공급을 행하지 않고서, 한쪽 측의 노즐(41)로부터의 DIW 공급을 정지시키거나 또는 DIW 공급을 계속한 채로, 이 한쪽 측의 노즐(41)을 웨이퍼(W) 상으로부터 후퇴시킨 후, 상기 다른 쪽 측의 노즐(51)에 의한 약액의 공급을 개시하여도 좋다.
도면을 이용하여 구체예를 나타내면, 제1 노즐(41)로부터의 산성 약액의 공급을 끝내고, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 노즐(41)로부터의 DIW의 공급이 개시되면, 웨이퍼(W)의 위쪽으로 제2 노즐(51)을 이동시킬 수 있게 된다. 그리고 처리 위치에 제2 노즐(51)이 도달한 후, 도 12에 도시된 바와 같이 제2 노즐(51)로부터의 DIW의 공급은 행하지 않고서, 제1 노즐(41)의 후퇴 동작을 개시한다[도 12의 예에서는, 제1 노즐(41)로부터의 DIW의 공급도 정지되어 있음]. 그리고 나서, 도 9에 도시된 바와 같이 제2 노즐(51)로부터의 알칼리성 약액의 공급을 행하여, 웨이퍼(W)의 액 처리를 재개한다.
이와 같이 적어도 웨이퍼(W)에 DIW가 공급된 후에는, 웨이퍼(W) 위쪽으로의 다른 쪽 측의 노즐(51, 41)의 진입을 허가함으로써, 예컨대 제1 노즐(41)이 웨이퍼(W)의 위쪽으로부터 후퇴할 때까지는 제2 노즐(51)의 이동을 개시하지 않는 경우 등에 비하여 노즐(41, 51)의 교환에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 이 경우에, 제1 노즐(41)은, 제2 노즐(51)이 처리 위치에 도달하는 것을 대기할 필요는 없고, 제2 노즐(51)이 웨이퍼(W)의 위쪽으로 진입할 수 있도록 DIW를 공급한 후, 즉시 후퇴 동작을 개시하여도 좋다.
또한, 액 처리에 사용하는 산성 약액, 알칼리성 약액의 종류는, 전술한 예로 한정되지 않는다. 예컨대 산성 약액으로서, 웨이퍼(W) 표면의 금속 불순물을 제거하기 위한 SC-2(염산과 과산화수소와의 혼합 수용액)를 사용하여도 좋고, 이들 약액을 사용하는 순서도 실행하는 액 처리의 내용에 기초하여 적절하게 변경하여도 좋다. 예컨대, 제2 노즐(51)로부터 SC-1을 공급할 때에는 제1 노즐(41)을 후퇴 위치로 후퇴시켜 두고, 제2 노즐로부터 웨이퍼(W)로 DIW를 공급하고 있을 때에, 제1 노즐(41)을 처리 위치까지 이동시키고, 이 제1 노즐(41)로부터 SC-2를 공급하고 있을 때에는 제2 노즐(51)을 후퇴 위치로 후퇴시켜 두어도 좋다. 이 경우는, 제2 노즐(51)이 한쪽 측의 노즐에 해당하고, 제1 노즐(41)이 다른 쪽 측의 노즐에 해당한다.
[실시예]
(실험 1)
웨이퍼(W)에 공급하는 처리액을 (1) DHF→(2) DIW→(3) SC-1→(4) DIW로 전환하여 액 처리를 행하고, (2)와 (3) 사이의 전환 시간(공백 시간)을, 0.3초, 0.7초, 1.2초, 1.5초, 3초, 5초로 변화시켜, 웨이퍼(W) 표면에 잔존하는 직경 40 ㎚ 이상의 파티클의 개수를 측정하였다.
A. 실험 조건
(참고예 1) 웨이퍼(W)의 회전수를 300 rpm으로 하였다.
(참고예 2) 웨이퍼(W)의 회전수를 500 rpm으로 하였다.
(참고예 3) 웨이퍼(W)의 회전수를 1000 rpm으로 하였다.
B. 실험 결과
(참고예 1)∼(참고예 3)의 실험 결과를 플롯한 그래프를 도 13에 나타낸다. 도 13의 횡축은 전술한 전환 시간, 종축은 직경 40 ㎚ 이상의 파티클의 개수를 대수(對數) 표시하고 있다. (참고예 1)을 ●의 플롯, (참고예 2)를 ○의 플롯, (참고예 3)을 ▲의 플롯으로 나타낸다.
도 13의 그래프에 따르면, 다소의 편차는 보이지만, 모든 참고예에 있어서도 전환 시간이 길어질수록 웨이퍼(W) 표면의 파티클수가 증대하는 경향을 볼 수 있다. 또한, 전환 시간이 3초 이상인 영역에서는, 웨이퍼(W)의 회전 속도가 빨라질수록 파티클수가 증대하고 있다. 이들로부터, 처리액의 전환 시간이 길어질수록, 웨이퍼(W)의 건조 속도가 커질수록, 웨이퍼(W) 표면에 워터마크 등에 기인하는 파티클 발생의 영향이 커지는 것은 아닌가하고 생각된다.
한편, 예컨대 전환 시간이 0.3초일 때에는, 모든 참고예에 있어서 파티클의 수가 20개 정도로 억제되어 있고, 액 처리의 결과로서도 양호하다고 평가할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 중앙부에 처리액이 공급되지 않는 공백 시간이 0.3초 이내 정도이면, 처리액이 연속 공급되고 있는 것으로 간주하여도 좋을 정도로 파티클의 발생을 억제할 수 있다고 할 수 있다.
(실험 2)
A. 실험 조건
도 14에 도시된 바와 같이, 제1 노즐(41b), 제2 노즐(51b)로부터 DIW를 토출하는 방향을 수직 방향 하향으로 바꾸어 이들의 노즐(41b, 51b)로부터 DIW를 동시에 공급하여 린스 처리를 행한 후, 웨이퍼(W) 표면의 파티클을 관찰하였다. 양 노즐(41b, 51b)의 중심간의 간격은 10 ㎜이다.
B. 실험 결과
린스 처리를 행하고 있는 기간 중에 웨이퍼(W)의 표면을 관찰한 모습을 도 15에 나타낸다. 각 노즐(41a, 51b)로부터, 상이한 위치에 DIW를 공급한 경우에는, 각각의 노즐(41a, 51b)로부터 공급된 DIW가 회전하는 웨이퍼(W) 표면으로 확산되고, 쌍방의 DIW가 합류되는 합류 영역이 형성되었다.
이 합류 영역은, 웨이퍼(W)의 회전 방향을 따라, 웨이퍼(W)를 횡단하도록 대략 S 자형으로 형성되었다. 이 합류 영역에서는, 주위의 기체를 혼입하여 기포(B)를 발생시키는 기포 함유 현상이 관찰되었다(도 14). 그리고, 린스 처리 후의 웨이퍼(W) 표면에 있어서의 파티클 분포를 관찰한 결과, 도 16에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전 방향과 반대 방향으로 흐르는 궤적을 그리며 분포되는 파티클이 관찰되었다. 이것은, DIW의 합류 영역에서 발생한 기포(B)가, 웨이퍼(W)의 외주부를 향해 흐르면서, 웨이퍼(W)의 표면에 파티클을 발생시켰기 때문은 아닌가하고 생각된다.
한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중앙부에 집중하여 DIW를 공급한 경우에는, 이러한 파티클의 분포는 확인되지 않고, 파티클수도 적었다.
단, 도 14에 도시된 바와 같이, DIW가 웨이퍼(W)의 표면에서 교차하지 않는 방향으로 제1 노즐(41b), 제2 노즐(51b)이 설치되어 있는 경우에도, 산성 약액과 알칼리성 약액을 공급하는 노즐(41b, 51b)을 나누어, 도 5 내지 도 10에 예시한 수법에 의해 노즐(41b, 51b)의 교환, 처리액의 전환을 행함으로써, 공통의 노즐로부터 산성 약액, 알칼리성 약액을 공급하는 경우에 비하여, 교차 오염을 저감시키는 효과를 얻을 수 있는 것은 물론이다.
B : 기포 V1∼V5 : 개폐 밸브
W : 웨이퍼 41, 41b : 제1 노즐
42 : 노즐 블록 43 : 노즐 아암
44 : 회전축 45 : 구동부
51, 51b : 제2 노즐 52 : 노즐 블록
53 : 노즐 아암 54 : 회전축
55 : 구동부 601 : 산성 약액 공급부
602 : 알칼리성 약액 공급부 61 : IPA 공급부
62 : DHF 공급부 63 : DIW 공급부
64 : SC-1 공급부 7 : 제어부

Claims (15)

  1. 수평으로 유지되고, 회전하는 기판에, 산성 약액, 알칼리성 약액 및 린스액을 전환하여 공급함으로써 상기 기판의 액 처리를 행하는 액 처리 장치에 있어서,
    상기 기판에, 산성 약액 및 린스액을 공급하기 위한 노즐을 구비한 제1 노즐 블록과, 이 제1 노즐 블록을 기판 위쪽의 처리 위치와 기판 옆쪽의 후퇴 위치 사이에서 이동시키기 위한 제1 이동 기구를 구비한 제1 처리액 공급부와,
    상기 기판에, 알칼리성 약액 및 린스액을 공급하기 위한 노즐을 구비한 제2 노즐 블록과, 이 제2 노즐 블록을 기판 위쪽의 처리 위치와 기판 옆쪽의 후퇴 위치 사이에서 이동시키기 위한 제2 이동 기구를 구비한 제2 처리액 공급부와,
    상기 제1 노즐 블록 및 제2 노즐 블록 중, 한쪽 측의 노즐 블록으로부터 기판으로 약액을 공급할 때에는 다른 쪽 측의 노즐 블록을 후퇴 위치로 후퇴시켜 두는 것과, 한쪽 측의 노즐 블록으로부터 기판으로 린스액을 공급하고 있을 때에 다른 쪽 측의 노즐 블록을 처리 위치로 이동시키는 것과, 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록으로부터 약액을 공급할 때에는 상기 한쪽 측의 노즐 블록을 후퇴 위치로 후퇴시켜 두는 것을 실행하는 제어 신호를 출력하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 한쪽 측의 노즐 블록으로부터 린스액을 공급하고 있을 때에 처리 위치에서 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록으로부터 린스액의 공급을 개시하는 것을 실행하는 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록으로부터 린스액을 기판에 공급하고 있을 때에 상기 한쪽 측의 노즐 블록이 후퇴 위치로 후퇴를 개시하는 것을 실행시키는 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 한쪽 측의 노즐 블록으로부터 린스액의 공급을 정지시키는 데 있어서, 상기 한쪽 측의 노즐 블록으로부터의 린스액의 공급을 정지시킨 후, 린스액으로 덮여 있지 않은 상태의 기판의 표면이 노출되기 전에, 처리 위치에서 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록으로부터 기판으로의 처리액의 공급을 개시하도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 한쪽 측의 노즐 블록과 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록이 양쪽 동시에 린스액을 공급한 후, 상기 한쪽 측의 노즐 블록으로부터의 린스액의 공급을 정지시키는 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 노즐 블록과 제2 노즐 블록으로부터 공급된 린스액이 상기 기판의 표면에 도달하는 위치가 동일한 위치가 되도록, 상기 제1 노즐 블록과 제2 노즐 블록의 토출 방향이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 노즐 블록 또는 제2 노즐 블록은, 약액 및 린스액을 공급하는 노즐이 공통인 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 노즐 블록은, 린스액을 건조시킬 때에 기판에 공급되는 건조액을 공급하기 위한 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  9. 산성 약액 및 린스액을 공급하기 위한 노즐을 구비한 제1 노즐 블록과, 알칼리성 약액 및 린스액을 공급하기 위한 노즐을 구비한 제2 노즐 블록을 이용하여, 수평으로 유지되고, 회전하는 기판에 산성 약액, 알칼리성 약액 및 린스액을 전환하여 공급함으로써 상기 기판의 액 처리를 행하는 액 처리 방법에 있어서,
    상기 제1 노즐 블록 및 제2 노즐 블록 중, 한쪽 측의 노즐 블록을 기판 위쪽의 처리 위치로 이동시켜 약액을 공급하는 공정과,
    계속해서 상기 한쪽 측의 노즐 블록으로부터 공급하는 약액을 린스액의 공급으로 전환하는 공정과,
    상기 한쪽 측의 노즐 블록으로부터 린스액을 공급하고 있는 동안에, 다른 쪽 측의 노즐 블록을 기판 옆쪽의 후퇴 위치로부터 기판 위쪽의 처리 위치로 이동시키는 공정과,
    상기 다른 쪽 측의 노즐 블록을 기판 위쪽의 처리 위치에 위치시킨 후, 상기 한쪽 측의 노즐 블록을 기판 위쪽의 처리 위치로부터 후퇴 위치로 이동 개시하게 하는 공정과,
    이 한쪽 측의 노즐 블록이 기판 위쪽으로부터 후퇴한 후, 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록으로부터 약액을 공급하는 공정과,
    상기 한쪽 측의 노즐 블록으로부터 린스액을 공급하고 있을 때에 처리 위치에서 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록으로부터 린스액을 공급하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록으로부터 린스액을 기판에 공급하고 있을 때에 상기 한쪽 측의 노즐 블록을 후퇴 위치로 이동 개시하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 한쪽 측의 노즐 블록으로부터의 린스액의 공급을 정지시킨 후, 기판의 표면이 린스액으로부터 노출되기 전에, 처리 위치에서 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록으로부터 기판으로의 약액의 공급을 개시하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 한쪽 측의 노즐 블록과 상기 다른 쪽 측의 노즐 블록이 양쪽 동시에 린스액을 공급한 후, 상기 한쪽 측의 노즐 블록으로부터의 린스액의 공급을 정지시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 제1 노즐 블록 및 제2 노즐 블록의 양쪽 노즐 블록으로부터 공급하는 린스액을 상기 기판 표면의 동일한 위치에 공급하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
  15. 수평으로 유지되고, 회전하는 기판의 표면에, 산성 약액, 알칼리성 약액 및 린스액을 전환하여 공급함으로써 상기 기판의 액 처리를 행하는 액 처리 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능한 기억 매체로서,
    상기 프로그램은 제9항에 기재된 액 처리 방법을 실행하기 위해서 단계가 짜여져 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능한 기억 매체.
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