KR102011570B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR102011570B1
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마사유키 오쓰지
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 방법은, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 공정과, 상기 기판의 상면에 처리액을 공급하여, 당해 기판의 상면을 덮는 처리액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 처리액의 액막으로부터 처리액을 부분적으로 배제하여, 상기 처리액의 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과, 상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향해서 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정과, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여, 상기 액막 제거 영역과 상기 처리액의 액막의 경계의 주위의 분위기를, 불화수소를 포함하는 증기의 분위기로 유지하는 불화수소 분위기 유지 공정을 포함한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토 마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면이 처리액으로 처리된다. 기판을 1장씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치는, 기판을 거의 수평으로 유지하면서, 그 기판을 회전시키는 스핀 척과, 이 스핀 척에 의해서 회전되는 기판의 표면에 처리액을 공급하기 위한 노즐을 구비하고 있다.
전형적인 기판 처리 공정에서는, 스핀 척에 유지된 기판에 대해서 약액이 공급된다. 그 후, 물이 기판에 공급되고, 거기에 따라 기판 상의 약액이 물로 치환된다. 그 후, 기판 상의 물을 배제하기 위한 스핀 드라이 공정이 행해진다. 스핀 드라이 공정에서는, 기판이 고속 회전됨으로써, 기판에 부착하고 있는 물이 떨쳐내어져 제거(건조)된다. 일반적인 물은 탈이온수이다.
기판의 표면에 미세한 패턴이 형성되고 있는 경우에, 스핀 드라이 공정에서는, 패턴의 내부에 파고든 물을 제거할 수 없을 우려가 있고, 거기에 따라 건조 불량이 생길 우려가 있다. 따라서, 물에 의한 처리 후의 기판의 표면에, 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol：IPA) 등의 유기 용제를 공급하여, 기판의 표면의 패턴의 극간에 파고든 물을 유기 용제로 치환하는 것에 의해서 기판의 표면을 건조시키는 수법이 제안되고 있다.
US Unexamined Patent Application No.US5882433 A 공보에 나타내는 바와 같이, 기판의 고속 회전에 의해 기판을 건조시키는 스핀 드라이 공정에서는, 액면(공기와 액체와의 계면)이 패턴 내에 형성된다. 이 경우, 액면과 패턴과의 접촉 위치에 액체의 표면장력이 작용한다. 이 표면장력은, 패턴을 도괴시키는 원인의 하나이다.
US Unexamined Patent Application No.US5882433 A 공보와 같이, 린스 처리 후 스핀 드라이 공정의 전에 유기 용제의 액체(이하, 단순히 「유기 용제」라고 함)를 기판의 표면에 공급하는 경우에는, 유기 용제가 패턴의 사이에 파고든다. 유기 용제의 표면장력은 전형적인 린스액인 물보다도 낮다. 그 때문에, 표면장력에 기인하는 패턴 도괴의 문제가 완화된다.
그런데, 최근에는 기판 처리를 이용하여 제작되는 장치(예를 들어 반도체 장치)의 고집적화를 위해서, 미세하고 고어스펙트비인 패턴(볼록형상 패턴, 라인형상 패턴 등)이 기판의 표면에 형성되도록 되고 있었다. 미세하고 고어스펙트비인 패턴은, 강도가 낮기 때문에, 유기 용제의 액면에 작용하는 표면 장력에 의해서, 도괴를 초래할 우려가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 패턴의 도괴를 효과적으로 억제하면서, 기판의 상면을 건조시킬 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 공정과, 상기 기판의 상면에 처리액을 공급하여, 당해 기판의 상면을 덮는 처리액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 처리액의 액막으로부터 처리액을 부분적으로 배제하여, 상기 처리액의 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과, 상기 액막 제거 영역 형성 공정에 병행하여 상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향하여 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정과, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여, 상기 액막 제거 영역과 상기 처리액의 액막의 경계의 주위의 분위기를, 불화수소를 포함하는 증기의 분위기로 유지하는 불화수소 분위기 유지 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
액막 제거 영역과 처리액의 액막의 경계(이하, 단순히 「액막 경계」라고 함)에 있어서, 서로 이웃하는 패턴의 사이로터 처리액이 제거될 때에, 패턴의 도괴가 생길 우려가 있다. 이러한 패턴 도괴의 메카니즘에 관해서, 본원 발명자는 이하의 지견을 발견하고 있다. 즉, 탄성을 가지고 있는 패턴에 순간적으로 도괴가 생겼을 경우, 패턴 자신이 가지는 탄성에 의해서, 도괴하고 있는 패턴에 기립(회복)하려고 하는 힘이 어느 정도 작용한다. 그러나, 실제로는 패턴이 탄성을 가지고 있어도, 도괴한 패턴은 기립하지 않고 패턴의 도괴 상태는 유지된다. 본원 발명자는, 도괴 상태가 유지되는 요인의 하나로서, 순간적으로 도괴하는 패턴의 선단 부가, 기판의 상면에 개재하는 생성물을 통하여 인접하는 패턴의 선단부와 접착되고, 이것에 의해, 패턴은 기립하지 않고 그 도괴 상태가 유지된다고 생각하고 있다. 기판으로서 실리콘 기판을 이용하는 경우에는, 기판의 상면(표면)에 실리콘 산화물이 개재하고, 그 때문에, 상기의 생성물은, 주로 실리콘 산화물을 포함한다고 생각된다.
이 방법에 의하면, 액막 제거 영역과 처리액의 액막의 경계의 주위의 분위기가, 불화수소를 포함하는 증기(이하, 「불화수소 증기」라고 함)로 유지되면서, 액막 경계가, 기판(W)의 상면을 외주를 향해서 이동한다.
액막 경계가 불화수소 증기의 분위기로 유지되고 있기 때문에, 불화수소는 처리액의 액막에 석출하고 있는 실리콘 산화물과 반응하고, 식(1)에 나타내는 바와 같이 H2SiF6와 물로 분해한다.
SiO2＋6HF→H2SiF6＋2H2O···(1)
이것에 의해, 처리액 중에 석출하고 있는 실리콘 산화물이 패턴에 부착하지 않거나, 혹은 패턴에 부착하고 있는 실리콘 산화물을 제거하는 것이 가능하다.
패턴의 선단부에 실리콘 산화물이 부착하고 있지 않기 때문에, 순간적으로 도괴한 패턴은, 패턴 자신이 가지는 탄성에 의해서 기립한다. 이것에 의해, 패턴의 도괴를 효과적으로 억제하면서 기판의 상면을 건조시킬 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에서는, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서 상기 처리액의 액막에 포함되는 처리액이 상온보다도 높은 액온을 가지고 있다.
불화수소가 실리콘 산화물과 반응함으로써, 잔사(예를 들어 H2SiF6의 잔사)가 생성될 우려가 있다.
본 방법에 의하면, 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서 처리액의 액막에 포함되는 처리액이 상온보다도 높은 액온을 가지고 있다. H2SiF6의 융점은 약 19℃이며, 처리액의 액막의 온도가 상온보다도 높아짐에 따라서, 잔사의 증발이 촉진된다. 이것에 의해, 잔사를 증발시켜 기판의 상면으로부터 제거할 수 있다.
또, 상기 액막 형성 공정에 있어서 형성되는 상기 처리액의 액막은 상온을 가지는 처리액을 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여 상기 처리액의 액막을 가열하는 가열 공정을 더욱 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여 처리액의 액막이 가열된다. 이것에 의해, 간단한 수법을 이용하여, 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서 처리액의 액막에 포함되는 처리액을 상온보다 높게 마련할 수 있다.
또, 상기 액막 형성 공정에 의해서 형성되는 상기 처리액의 액막은, 불화수소산을 포함하는 불화수소산 함유액의 액막을 포함하고 있어도 된다. 상기 기판의 위쪽의 공간은, 그 주위로부터 차단된 차단 공간이어도 된다. 이 경우, 상기 불화수소 분위기 유지 공정은, 상기 불화수소산 함유액의 액막에 포함되는 불화수소산을 상기 차단 공간 내에서 증발시키고, 불화수소를 포함하는 증기를 상기 차단 공간에 공급하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 처리액의 액막에 포함되는 불화수소산이 차단 공간 내에서 증발하여, 불화수소 증기가 차단 공간에 공급된다. 이것에 의해, 액막 경계의 주위의 분위기를 불화수소 증기로 유지하면서, 액막 경계를 기판의 외주를 향해서 이동시키는 수법을, 차단 공간 내에 기체를 별도 공급하지 않고 실현할 수 있다.
또, 상기 불화수소산 함유액의 액막은, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제와 불화수소산의 혼합액의 액막을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 불화수소산 함유액의 액막이, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제와 불화수소산의 혼합액의 액막을 포함한다. 불화수소산 함유액의 액막이 유기 용제를 포함하기 때문에, 불화수소산 함유액의 액막에 포함되는 액체의 표면장력을 낮출 수 있고, 이것에 의해, 패턴의 도괴를 보다 한층 억제할 수 있다.
또, 상기 기판의 위쪽의 공간은, 그 주위로부터 차단된 차단 공간이어도 된다. 이 경우, 상기 불화수소 분위기 유지 공정은, 상기 처리액의 액막의 주위를 상기 불화수소 증기로 유지하도록 불화수소를 포함하는 증기를 상기 차단 공간에 공급하는 불화수소 증기 공급 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 주위로부터 차단된 차단 공간에 불화수소 증기가 공급된다. 이것에 의해, 그 공간을 불화수소 증기로 채울 수 있고, 그 결과, 액막 경계의 주위의 분위기를 불화수소 증기의 분위기로 유지하면서, 액막 제거 영역이 기판의 외주를 향해서 확대시키는 것을 실현할 수 있다.
또, 상기 처리액의 상기 액막은, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제의 액막이어도 된다.
또, 상기 불화수소를 포함하는 증기는, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제와 불화수소를 포함하는 증기를 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 불화수소를 포함하는 증기가, 불화수소뿐만이 아니라 유기 용제도 포함하기 때문에, 처리액의 액막에 있어서의 액막 제거 영역과의 경계 근방에 유기 용제의 증기를 공급할 수 있고, 이것에 의해, 액막 경계에 있어서의 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.
또, 상기 처리액의 상기 액막은, 물의 액막이어도 된다.
또, 상기 불화수소 증기 공급 공정은, 상기 기판의 상면을 향해서, 상기 불화수소를 포함하는 증기를 분사하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 상기 액막 제거 영역에 불화수소 증기를 분사함으로써, 액막 제거 영역의 확대를 촉진할 수 있다. 따라서, 상기 기판의 상면을 향해서 불화수소 증기를 분사함으로써, 주위로부터 차단된 차단 공간에 불화수소 증기를 공급할 뿐만 아니라, 더불어 액막 제거 영역의 확대를 촉진시킬 수 있다.
또, 본 발명은, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을, 그 중앙부를 통과하는 회전 축선 둘레로 회전시키는 회전 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 위쪽에, 그 주위로부터 차단된 차단 공간을 형성하기 위한 차단 공간 형성 유닛과, 상기 기판의 상면에, 불화수소산을 포함하는 불화수소산 함유액을 공급하기 위한 불화수소산 함유액 공급 유닛과, 상기 회전 유닛 및 상기 불화수소산 함유액 공급 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 기판의 상면에 불화수소산 함유액을 공급하여, 당해 기판의 상면을 덮는 불화수소산 함유액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 불화수소산 함유액의 액막으로부터 불화수소산 함유액을 부분적으로 배제하여, 상기 불화수소산 함유액의 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과, 상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향해서 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정과, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여 상기 액막 제거 영역과 상기 불화수소산 함유액의 액막의 경계의 주위의 분위기를, 불화수소를 포함하는 증기의 분위기로 유지하는 불화수소 분위기 유지 공정을 실행하고, 상기 제어 장치는, 상기 액막 제거 영역 확대 공정을 상기 불화수소 분위기 유지 공정에 병행하여 실행하고, 상기 제어 장치는, 상기 불화수소 분위기 유지 공정에 있어서, 상기 불화수소산 함유액의 액막에 포함되는 불화수소산을 상기 차단 공간 내에서 증발시키고, 불화수소를 포함하는 증기를 상기 차단 공간에 공급하는 공정을 실행하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
액막 경계에 있어서, 서로 이웃하는 패턴의 사이로부터 처리액이 제거될 때에, 패턴의 도괴가 생길 우려가 있다. 이러한 패턴 도괴의 메카니즘에 관해, 본원 발명자는 이하의 지견을 발견하고 있다. 즉, 탄성을 가지고 있는 패턴에 순간적으로 도괴가 생긴 경우, 패턴 자신이 가지는 탄성에 의해서, 도괴하고 있는 패턴에 기립(회복)하려고 하는 힘이 어느 정도 작용한다. 그러나, 실제로는 패턴이 탄성을 가지고 있어도, 도괴한 패턴은 기립하지 않고, 패턴의 도괴 상태는 유지된다. 본원 발명자는, 도괴 상태가 유지되는 요인의 하나로서, 순간적으로 도괴하는 패턴의 선단부가, 기판의 상면에 개재하는 생성물을 통하여 인접하는 패턴의 선단 부와 접착되고, 이것에 의해, 패턴은 기립하지 않고 그 도괴 상태가 유지된다고 생각하고 있다. 기판으로서 실리콘 기판을 이용하는 경우에는, 기판의 상면(표면)에 실리콘 산화물이 개재하고, 그 때문에, 상기의 생성물은, 주로 실리콘 산화물을 포함한다고 생각된다.
이 구성에 의하면, 액막 경계의 주위의 분위기가, 불화수소 증기로 유지되면서, 액막 경계가, 기판(W)의 상면을 외주를 향해서 이동한다.
액막 경계가 불화수소 증기의 분위기로 유지되고 있기 때문에, 불화수소는 처리액의 액막에 석출하고 있는 실리콘 산화물과 반응하고, 식(2)에 나타내는 바와 같이 H2SiF6와 물로 분해한다.
SiO2＋6HF→H2SiF6＋2H2O···(2)
이것에 의해, 처리액 중에 석출하고 있는 실리콘 산화물이 패턴에 부착하지 않거나, 혹은 패턴에 부착하고 있는 실리콘 산화물을 제거하는 것이 가능하다.
패턴의 선단부에 실리콘 산화물이 부착하고 있지 않기 때문에, 순간적으로 도괴한 패턴은, 패턴 자신이 가지는 탄성에 의해서 기립한다. 이것에 의해, 패턴의 도괴를 효과적으로 억제하면서, 기판의 상면을 건조시킬 수 있다.
또, 처리액의 액막에 포함되는 불화수소산이 차단 공간 내에서 증발하여, 불화수소 증기가 차단 공간에 공급된다. 이것에 의해, 액막 경계의 주위의 분위기를 불화수소 증기로 유지하면서, 액막 경계를 기판의 외주를 향해서 이동시키는 수법을, 차단 공간 내에 기체를 별도 공급하지 않고 실현할 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에서는, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서 상기 처리액의 액막에 포함되는 처리액은, 상온보다도 높은 액온을 가지고 있다.
불화수소가 실리콘 산화물과 반응함으로써, 잔사(예를 들어 H2SiF6의 잔사)가 생성될 우려가 있다.
이 구성에 의하면, 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서 처리액의 액막에 포함되는 처리액이 상온보다도 높은 액온을 가지고 있다. H2SiF6의 융점은 약 19℃이며, 처리액의 액막의 온도가 상온보다도 높아짐에 따라서, 잔사의 증발이 촉진된다. 이것에 의해, 잔사를 증발시켜 기판의 상면으로부터 제거할 수 있다.
상기 액막 형성 공정에 있어서 형성되는 상기 처리액의 액막은, 상온을 가지는 처리액을 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 제어 장치가, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여 상기 처리액의 액막을 가열하는 가열 공정을 더욱 실행해도 된다.
이 구성에 의하면, 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여 처리액의 액막이 가열된다. 이것에 의해, 간단한 수법을 이용하여, 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서 처리액의 액막에 포함되는 처리액을 상온보다도 높게 마련할 수 있다.
또, 상기 불화수소산 함유액의 액막은, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제와 불화수소산의 혼합액의 액막을 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 불화수소산 함유액의 액막이, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제와 불화수소산의 혼합액의 액막을 포함한다. 불화수소산 함유액의 액막이 유기 용제를 포함하기 때문에, 불화수소산 함유액의 액막에 포함되는 액체의 표면장력을 낮출 수 있고, 이것에 의해 패턴의 도괴를 보다 한층 억제할 수 있다.
또, 상기 처리액의 상기 액막은, 물의 액막이어도 된다.
또, 상기 차단 공간 형성 유닛은, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 상면에 대향하여 배치되고, 상기 기판의 상면과의 사이에, 그 주위로부터 차단된 차단 공간을 형성하는 대향 부재를 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 상기 기판의 상면과의 사이에, 그 주위로부터 차단된 차단 공간을, 용이하게 형성할 수 있다.
또, 본 발명은, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을, 그 중앙부를 통과하는 회전 축선 둘레로 회전시키는 회전 유닛과, 상기 기판의 상면에, 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 위쪽에, 그 주위로부터 차단된 차단 공간을 형성하기 위한 차단 공간 형성 유닛과, 상기 차단 공간에, 불화수소를 포함하는 증기를 공급하는 불화수소 증기 공급 유닛과, 상기 회전 유닛, 상기 처리액 공급 유닛 및 불화수소 증기 공급 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 공정과, 상기 기판의 상면에 처리액을 공급하여, 당해 기판의 상면을 덮는 처리액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 처리액의 액막으로부터 처리액을 부분적으로 배제하여, 상기 처리액의 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과, 상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향해서 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정과, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여, 상기 액막 제거 영역과 상기 처리액의 액막의 경계의 주위의 분위기를, 불화수소를 포함하는 증기의 분위기로 유지하는 불화수소 분위기 유지 공정을 실행하고, 상기 제어 장치는 상기 액막 제거 영역 확대 공정을 상기 불화수소 분위기 유지 공정에 병행하여 실행하고, 상기 제어 장치는, 상기 불화수소 분위기 유지 공정에 있어서, 상기 처리액의 액막의 주위를 상기 불화수소 증기에 유지하도록 불화수소를 포함하는 증기를 상기 차단 공간에 공급하는 불화수소 증기 공급 공정을 실행하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
액막 경계에 있어서, 서로 이웃하는 패턴의 사이로부터 처리액이 제거될 때에, 패턴의 도괴가 생길 우려가 있다. 이러한 패턴 도괴의 메카니즘에 관해, 본원 발명자는 이하의 지견을 발견하고 있다. 즉, 탄성을 가지고 있는 패턴에 순간적으로 도괴가 생긴 경우, 패턴 자신이 가지는 탄성에 의해서, 도괴하고 있는 패턴에 기립(회복)하려고 하는 힘이 어느 정도 작용한다. 그러나, 실제로는 패턴이 탄성을 가지고 있어도, 도괴한 패턴은 기립하지 않고, 패턴의 도괴 상태는 유지된다. 본원 발명자는, 도괴 상태가 유지되는 요인의 하나로서, 순간적으로 도괴하는 패턴의 선단부가, 기판의 상면에 개재하는 생성물을 통하여, 인접하는 패턴의 선단 부와 접착되고, 이것에 의해, 패턴은 기립하지 않고 그 도괴 상태가 유지된다고 생각하고 있다. 기판으로서 실리콘 기판을 이용하는 경우에는, 기판의 상면(표면)에 실리콘 산화물이 개재하고, 그 때문에, 상기의 생성물은 주로 실리콘 산화물을 포함한다고 생각된다.
이 구성에 의하면, 액막 경계의 주위의 분위기가, 불화수소 증기로 유지되면서, 액막 경계가, 기판(W)의 상면을 외주를 향해서 이동한다.
액막 경계가 불화수소 증기의 분위기로 유지되고 있기 때문에, 불화수소는 처리액의 액막에 석출하고 있는 실리콘 산화물과 반응하고, 식(3)에 나타내는 바와 같이, H2SiF6와 물로 분해한다.
SiO2＋6HF→H2SiF6＋2H2O···(3)
이것에 의해, 처리액 중에 석출하고 있는 실리콘 산화물이 패턴에 부착하지 않거나, 혹은 패턴에 부착하고 있는 실리콘 산화물을 제거하는 것이 가능하다.
패턴의 선단부에 실리콘 산화물이 부착하고 있지 않기 때문에, 순간적으로 도괴한 패턴은, 패턴 자신이 가지는 탄성에 의해서 기립한다. 이것에 의해, 패턴의 도괴를 효과적으로 억제하면서 기판의 상면을 건조시킬 수 있다.
또, 주위로부터 차단된 차단 공간에 불화수소 증기가 공급된다. 이것에 의해, 그 공간을 불화수소 증기로 채울 수 있고, 그 결과, 액막 경계의 주위의 분위기를 불화수소 증기의 분위기로 유지하면서 액막 제거 영역이 기판의 외주를 향해서 확대시키는 것을 실현할 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에서는, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서 상기 처리액의 액막에 포함되는 처리액은, 상온보다도 높은 액온을 가지고 있다.
불화수소가 실리콘 산화물과 반응함으로써, 잔사(예를 들어 H2SiF6의 잔사)가 생성될 우려가 있다.
이 구성에 의하면, 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서 처리액의 액막에 포함되는 처리액이 상온보다도 높은 액온을 가지고 있다. H2SiF6의 융점은 약 19℃이며, 처리액의 액막의 온도가 상온보다도 높아짐에 따라서, 잔사의 증발이 촉진된다. 이것에 의해, 잔사를 증발시켜 기판의 상면으로부터 제거할 수 있다.
상기 액막 형성 공정에 있어서 형성되는 상기 처리액의 액막은, 상온을 가지는 처리액을 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 제어 장치가, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여 상기 처리액의 액막을 가열하는 가열 공정을 더 실행해도 된다.
이 구성에 의하면, 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여 처리액의 액막이 가열된다. 이것에 의해, 간단한 수법을 이용하여, 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서 처리액의 액막에 포함되는 처리액을 상온보다 높게 마련할 수 있다.
또, 상기 처리액의 상기 액막은, 물의 액막이어도 된다.
또, 상기 제어 장치는, 상기 불화수소 증기 공급 공정에 있어서, 상기 기판의 상면을 향해서, 상기 불화수소를 포함하는 증기를 분사하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 상기 액막 제거 영역에 불화수소 증기를 분사함으로써, 액막 제거 영역의 확대를 촉진할 수 있다. 따라서, 상기 기판의 상면을 향해서 불화수소 증기를 분사함으로써, 주위로부터 차단된 차단 공간에 불화수소 증기를 공급할뿐만 아니라, 아울러, 액막 제거 영역의 확대를 촉진시킬 수 있다.
상기 차단 공간 형성 유닛은, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 상면에 대향해서 배치되고, 상기 기판의 상면과의 사이에, 그 주위로부터 차단된 차단 공간을 형성하는 대향 부재를 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 상기 기판의 상면과의 사이에, 그 주위로부터 차단된 차단 공간을 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서의 전술의, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도 면을 참조하여 다음에 설명하는 실시 형태의 설명에 의해 분명해진다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 3은, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 4는, 상기 처리 유닛의 처리 대상의 기판의 표면을 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 5는, 상기 기판 처리 장치에 의한 제1 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은, 상기 제1 기판 처리예에 포함되는 린스 공정 및 건조 공정을 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 7A는, 패들 공정(도 6의 T1)을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 7B는, 분위기 형성 공정(도 6의 T2)을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 7C는, 액막 제거 영역 형성 공정(도 6의 T3)을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 7D는, 액막 제거 영역 확대 공정(도 6의 T4)을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 7E는, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서, 도 7D에 계속되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 7F는, 스핀 드라이 공정(도 6의 T5)을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 8은, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서의 기판의 표면 상태를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 9는, 참고 형태에 있어서의 기판의 표면 상태를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 11은, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 12는, 상기 기판 처리 장치에 의해서 실행되는 제2 기판 처리예에 포함되는 린스 공정 및 건조 공정을 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 13A는, 패들 공정(도 12의 T11)을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 13B는, 분위기 형성 공정(도 12의 T12)을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 13C는, 액막 제거 영역 형성 공정(도 12의 T13)을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 13D는, 액막 제거 영역 확대 공정(도 12의 T14)을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 13E는, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서, 도 13D에 계속되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 13F는, 스핀 드라이 공정(도 12의 T15)을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 14는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 15는, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 16은, 상기 기판 처리 장치에 의해서 실행되는 린스 공정 및 건조 공정을 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 17A는, 패들 공정(도 16의 T21)을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 17B는, 분위기 형성 공정(도 16의 T22)을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 17C는, 액막 제거 영역 형성 공정(도 16의 T23)을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 17D는, 액막 제거 영역 확대 공정(도 16의 T24)을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 17E는, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서, 도 17D에 계속되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 17F는, 스핀 드라이 공정(도 16의 T25를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 18A, 18B는, 회복 시험의 결과를 나타내는 화상도이다.
도 19는, 본 발명의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 20은, 표면장력에 의한 패턴 도괴의 원리를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다. 기판 처리 장치(1)는 실리콘 웨이퍼 등의 기판(W)을 1장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 이 실시 형태에서는, 기판(W)은 원판형상의 기판이다. 기판 처리 장치(1)는, 처리액으로 기판(W)을 처리하는 복수의 처리 유닛(2)과, 처리 유닛(2)으로 처리되는 복수매의 기판(W)을 수용하는 캐리어(C)가 적재되는 로드 포트(LP)와, 로드 포트(LP)와 처리 유닛(2) 사이에서 기판(W)을 반송하는 반송 로봇(IR 및 CR)과, 기판 처리 장치(1)를 제어하는 제어 장치(3)를 포함한다. 반송 로봇(IR)은 캐리어(C)와 반송 로봇(CR) 사이에서 기판(W)을 반송한다. 반송 로봇(CR)은 반송 로봇(IR)과 처리 유닛(2) 사이에서 기판(W)을 반송한다. 복수의 처리 유닛(2)은, 예를 들어, 동일한 구성을 가지고 있다.
도 2는, 처리 유닛(2)의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
처리 유닛(2)은, 상자형의 챔버(4)와, 챔버(4) 내에서 1장의 기판(W)을 수평인 자세로 유지하고, 기판(W)의 중심을 통과하는 연직인 회전 축선(A1) 둘레로 기판(W)을 회전시키는 스핀 척(기판 유지 유닛, 회전 유닛(5)과, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면에 약액을 공급하기 위한 약액 공급 유닛(처리액 공급 유닛)(6)과, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면에 린스액(처리액)을 공급하기 위한 린스액 공급 유닛(처리액 공급 유닛)(7)과, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)을 하면측으로부터 가열하는 핫 플레이트(가열 유닛)(8)와, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면에 대향하는 대향 부재(9)와, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제의 일례의 IPA(isopropyl alcohol)와 불화수소산(불화수소(HF) 용액)의 혼합액(처리액. 이하, 「유기 용제/불화수소산 혼합액」이라고 함. 도 6에서는, IPA/HF(액))을, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W) 상에 공급하기 위한 유기 용제/불화수소산 혼합액 공급 유닛(불화수소산 함유액 공급 유닛)(10)과, 스핀 척(5)의 주위를 둘러싸는 통형상의 컵(도시하지 않음)을 포함한다.
챔버(4)는, 스핀 척(5)이나 노즐을 수용하는 상자형상의 격벽(도시하지 않음)을 가지고 있다. 격벽 내에는, 청정 공기(필터에 의해 여과된 공기)가, FFU(팬·필터·유닛. 도시하지 않음)에 의해 공급되고 있다. 또, 챔버(4) 내의 기체는 배기 덕트(도시하지 않음)를 통하여 배기되고 있다. 기판(W)의 처리는, 챔버(4) 내에, 챔버(4) 내를 아래쪽으로 흐르는 다운 플로우(하강류)가 형성되고 있는 상태로 행해진다.
스핀 척(5)으로서 기판(W)을 수평 방향으로 끼워 기판(W)을 수평으로 유지하는 협지식의 척이 채용되고 있다. 구체적으로는, 스핀 척(5)은 스핀 모터(13)와, 이 스핀 모터(13)의 구동축과 일체화된 스핀축(14)과, 스핀축(14)의 상단에 대략 수평으로 부착된 원판형상의 스핀 베이스(15)를 포함한다.
스핀 베이스(15)의 상면에는, 그 둘레 가장자리부에 복수개(3개 이상. 예를 들어 6개)의 협지 부재(16)가 배치되어 있다. 복수개의 협지 부재(16)는 스핀 베이스(15)의 상면 둘레 가장자리부에 있어서, 기판(W)의 외주 형상에 대응하는 원 주 상에서 적당한 간격을 두고 배치되어 있다.
또, 스핀 척(5)으로서는, 협지식인 것에 한정하지 않고, 예를 들어, 기판(W)의 이면을 진공 흡착함으로써, 기판(W)을 수평인 자세로 유지하고, 또한 그 상태로 연직인 회전 축선 둘레로 회전함으로써, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)을 회전시키는 진공 흡착식인 것(진공 척)이 채용되어도 된다.
약액 공급 유닛(6)은, 약액 노즐(17)과, 약액 노즐(17)에 접속된 약액 배관(18)과, 약액 배관(18)에 개재된 약액 밸브(19)와, 약액 노즐(17)을 이동시키는 제1 노즐 이동 유닛(20)을 포함한다. 약액 노즐(17)은, 예를 들어, 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이다. 약액 배관(18)에는, 약액 공급원으로부터의 약액이 공급되고 있다.
약액 밸브(19)가 열리면, 약액 배관(18)으로부터 약액 노즐(17)에 공급된 약액이, 약액 노즐(17)로부터 아래쪽에 토출된다. 약액 밸브(19)가 닫혀지면, 약액 노즐(17)로부터의 약액의 토출이 정지된다. 제1 노즐 이동 유닛(20)은, 약액 노즐(17)로부터 토출된 약액이 기판(W)의 상면에 공급되는 처리 위치와, 약액 노즐(17)이 평면에서 보아 스핀 척(5)의 옆쪽에 퇴피한 퇴피 위치 사이에서 약액 노즐(17)을 이동시킨다.
약액의 구체예는, 에칭액 및 세정용 약액이다. 보다 구체적으로는, 약액은, 황산, 아세트산, 질산, 염산, 불화수소산, 암모니아수, 과산화 수소수, 유기산(예를 들면 구연산, 옥살산 등), 유기 알칼리(예를 들면, TMAH：테트라 메틸 암모늄 하이드로 옥사이드 등), 계면활성제, 부식 방지제 중 적어도 1개를 포함하는 액이어도 된다.
린스액 공급 유닛(7)은, 린스액 노즐(21)과, 린스액 노즐(21)에 접속된 린스액 배관(22)과, 린스액 배관(22)에 개재된 린스액 밸브(23)와, 린스액 노즐(21)을 이동시키는 제2 노즐 이동 유닛(24)을 포함한다. 린스액 노즐(21)은, 예를 들어, 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이다. 린스액 배관(22)에는, 린스액 공급원으로부터의 상온(약 23℃)의 린스액이 공급되고 있다.
린스액 밸브(23)가 열리면, 린스액 배관(22)으로부터 린스액 노즐(21)에 공급된 린스액이, 린스액 노즐(21)로부터 아래쪽으로 토출된다. 린스액 밸브(23)가 닫혀지면, 린스액 노즐(21)로부터의 린스액의 토출이 정지된다. 제2 노즐 이동 유닛(24)은, 린스액 노즐(21)로부터 토출된 약액이 기판(W)의 상면에 공급되는 처리 위치와, 린스액 노즐(21)이 평면에서 보아 스핀 척(5)의 옆쪽에 퇴피한 퇴피 위치 사이에서 린스액 노즐(21)을 이동시킨다.
린스액의 구체예는, 예를 들어 탈이온수(DIW)이지만, DIW에 한정하지 않고, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수 및 희석 농도(예를 들어, 10 ppm~100 ppm 정도)의 염산수 중 어느 하나라도 된다.
또한, 약액 노즐(17) 및 린스액 노즐(21)은, 스캔 가능하게 설치되어 있을 필요는 없고, 예를 들어, 스핀 척(5)의 위쪽에 있어서 고정적으로 설치되고, 기판(W)의 상면에 있어서의 소정의 위치에 처리액(약액 또는 린스액)이 착액하는, 이른바 고정 노즐의 형태가 채용되어도 된다.
핫 플레이트(8)는, 기판(W)과 거의 동일 직경 또는 기판(W)보다도 약간 소직경을 가지는 원판형을 갖고 수평 자세를 이루고 있다. 핫 플레이트(8)는 스핀 베이스(15)의 상면과, 스핀 척(5)에 유지되고 있는 기판(W)의 하면 사이에 배치되어 있다. 핫 플레이트(8)는 예를 들어 세라믹스제의 플레이트 본체의 내부에, 히터(8a)를 매설함으로써 구성되어 있다. 히터(8a)의 발열에 의해 핫 플레이트(8)의 상면이 따뜻해진다. 핫 플레이트(8)는 연직인 지지 로드(25)에 의해서 아래쪽으로부터 지지되고 있다. 지지 로드(25)는, 스핀 베이스(15) 및 스핀축(14)에 삽입되어 있다. 지지 로드(25)는, 스핀 베이스(15) 및 스핀축(14)과 비접촉이다. 지지 로드(25)는, 챔버(4)에 대해 회전 불가능하고 또한 승강 가능하게 설치되어 있다. 즉, 스핀 척(5)이 회전했다고 해도, 핫 플레이트(8)는 회전하지 않는다. 그 때문에, 스핀 척(5)이 기판(W)을 회전시키면, 기판(W) 및 핫 플레이트(8)는 회전 축선(A1) 둘레로 상대 회전한다.
지지 로드(25)에는, 핫 플레이트(8)를 수평 자세인 채로 승강시키기 위한 핫 플레이트 승강 유닛(26)이 결합되어 있다. 핫 플레이트 승강 유닛(26)의 구동에 의해, 핫 플레이트(8)는, 그 상면이 스핀 베이스(15)의 상면에 소정의 미소 간격을 두고 근접하는 상부 위치와, 상부 위치보다도 아래쪽에 설치되고 핫 플레이트(8)로부터의 복사열이 기판(W)의 하면에 거의 닿지 않는 하부 위치 사이에서 승강 가능하게 설치되어 있다. 핫 플레이트(8)의 승강에 의해, 핫 플레이트(8)와 기판(W)의 간격이 변경된다.
대향 부재(9)는, 차단판(27)과, 차단판(27)에 일체 회전 가능하게 설치된 상부 스핀 축(28)과, 차단판(27)의 중앙부를 상하 방향으로 관통하는 상부 노즐(29)을 포함한다. 차단판(27)은, 수평으로 배치된 원판부(30)와, 원판부(30)의 외주 가장자리를 따라서 설치된 통형상부(31)를 포함한다. 원판부(30)는 기판(W)과 거의 동일 직경 또는 그 이상의 직경을 가지는 원판형이다. 원판부(30)는, 그 하면에 기판(W)의 상면 전역에 대향하는 원형의 기판 대향면(43)을 가지고 있다. 기판 대향면(43)의 중앙부에는, 원판부(30)를 상하로 관통하는 원통형상의 관통 구멍(44)이 형성되어 있다. 관통 구멍(44)은 원통형상의 내주면에 의해서 구획되고 있다.
통형상부(31)는 원추대형이어도 된다. 통형상부(31)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 원판부(30)의 외주 가장자리로부터 바깥쪽으로 넓어지도록 아래쪽으로 연장되어 있어도 된다. 또, 통형상부(31)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 통형상부(31)의 하단에 가까워짐에 따라서 두께가 감소하고 있어도 된다.
상부 스핀 축(28)은, 차단판(27)의 중심을 통과하여 연직으로 연장되는 회전 축선(A2)(기판(W)의 회전 축선(A1)과 일치하는 축선) 둘레로 회전 가능하게 설치되어 있다. 상부 스핀 축(28)은 원통형상이다. 상부 스핀 축(28)의 내주면은, 회전 축선(A2)을 중심으로 하는 원통면에 형성되어 있다. 상부 스핀 축(28)의 내부 공간은, 차단판(27)의 관통 구멍(44)에 연통하고 있다. 상부 스핀 축(28)은, 차단판(27)의 위쪽에서 수평으로 연장되는 지지 암(32)에 상대 회전 가능하게 지지되고 있다.
이 실시 형태에서는, 상부 노즐(29)은 중심축 노즐로서 기능한다. 상부 노즐(29)은 스핀 척(5)의 위쪽에 배치되어 있다. 상부 노즐(29)은 지지 암(32)에 의해서 지지되고 있다. 상부 노즐(29)은 지지 암(32)에 대해서 회전 불능이다. 상부 노즐(29)은 차단판(27), 상부 스핀 축(28), 및 지지 암(32)과 함께 승강한다. 상부 노즐(29)은 그 하단부에, 스핀 척(5)에 유지되고 있는 기판(W)의 상면 중앙부에 대향하는 중앙부 토출구(33)를 형성하고 있다. 중앙부 토출구(33)는 차단판(27)의 기판 대향면(43)과 거의 동일한 높이 또는 기판 대향면(43)보다도 위쪽에 배치되어 있다. 상부 노즐(29)과 차단판(27) 및 상부 스핀 축(28) 사이에는, 원통형상의 통형상 간극(34)이 형성되어 있고, 통형상 간극(34)은 질소 가스 등의 불활성 가스가 유통하는 유로로서 기능하고 있다. 통형상 간극(34)의 하단은, 상부 노즐(29)을 둘러싸는 환형상으로 개구하여 주위 토출구(35)를 형성하고 있다.
차단판(27)에는, 전동 모터 등을 포함하는 구성의 차단판 회전 유닛(36)이 결합되어 있다. 차단판 회전 유닛(36)은, 차단판(27) 및 상부 스핀 축(28)을, 지지 암(32)에 대해서 회전 축선(A2) 둘레로 회전시킨다.
또, 지지 암(32)에는, 전동 모터, 볼나사 등을 포함하는 구성의 대향 부재 승강 유닛(37)이 결합되어 있다. 대향 부재 승강 유닛(37)은, 대향 부재(9)(차단판(27) 및 상부 스핀 축(28)) 및 상부 노즐(29)을 지지 암(32)과 함께 연직 방향으로 승강한다.
대향 부재 승강 유닛(37)은 차단판(27)을, 기판 대향면(43)이 스핀 척(5)에 유지되고 있는 기판(W)의 상면에 근접하고, 또한 통형상부(31)의 하단의 높이가 기판(W) 높이보다도 아래쪽에 위치하는 차단 위치(도 7B 등 참조)와, 차단 위치보다도 크고 위쪽으로 퇴피한 퇴피 위치(도 2 참조) 사이에서 승강시킨다. 대향 부재 승강 유닛(37)은, 예를 들어 3개의 위치(차단 위치, 근접 위치 및 퇴피 위치)에서 차단판(27)을 유지 가능하다. 차단 위치는, 기판 대향면(43)이 기판(W)의 상면과의 사이에, 차단 공간(38)(도 7B 등 참조)을 형성하는 위치이다. 차단 공간(38)은, 그 주위의 공간으로부터 완전하게 격리되고 있는 것은 아니지만, 당해 주위의 공간으로부터 차단 공간(38)으로의 기체의 유입은 없다. 즉, 차단 공간(38)은, 실질적으로 그 주위의 공간과 차단되고 있다. 이 실시 형태에서는, 대향 부재(9) 및 대향 부재 승강 유닛(37)은, 차단 공간(38)을 형성하기 위한 차단 공간 형성 유닛을 구성하고 있다.
유기 용제/불화수소산 혼합액 공급 유닛(10)은, 상부 노즐(29)에 유기 용제/불화수소산 혼합액을 공급한다. 유기 용제/불화수소산 혼합액 공급 유닛(10)은, 상부 노즐(29)에 접속된 유기 용제 액체 배관(39)과, 유기 용제 액체 배관(39)에 개재된 유기 용제 액체 밸브(40)와, 상부 노즐(29)에 접속된 불화수소산 배관(41)과, 불화수소산 배관(41)에 개재된 불화수소산 밸브(42)를 포함한다. 유기 용제 액체 밸브(40)와 불화수소산 밸브(42)가 동시에 열림으로써, 예를 들어 상온의 유기 용제 액체와 불화수소산이 상부 노즐(29)에 공급되고, 이것에 의해, 유기 용제/불화수소산 혼합액이 중앙부 토출구(33)로부터 하향으로 토출된다.
도 3은, 기판 처리 장치(1)의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
제어 장치(3)는, 예를 들어 마이크로컴퓨터를 이용하여 구성되어 있다. 제어 장치(3)는 CPU 등의 연산 유닛, 고정 메모리 디바이스, 하드 디스크 드라이브 등의 기억 유닛, 및 입출력 유닛을 가지고 있다. 기억 유닛에는, 연산 유닛이 실행하는 프로그램이 기억되어 있다.
또, 제어 장치(3)는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 스핀 모터(13), 대향 부재 승강 유닛(37), 차단판 회전 유닛(36), 제1 노즐 이동 유닛(20), 제2 노즐 이동 유닛(24) 및 히터(8a) 등의 동작을 제어한다. 또, 제어 장치(3)는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 약액 밸브(19), 린스액 밸브(23), 유기 용제 액체 밸브(40), 불화수소산 밸브(42) 등을 개폐한다.
도 4는, 처리 유닛(2)의 처리 대상인 기판(W)의 표면을 확대하여 나타내는 단면도이다. 처리 대상의 기판(W)은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼이며, 그 패턴 형성면인 표면(상면(62))에 패턴(P)이 형성되어 있다. 패턴(P)은, 예를 들어 미세 패턴이다. 패턴(P)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 볼록 형상(기둥 모양)을 가지는 구조체(61)가 행렬형상으로 배치된 것이어도 된다. 이 경우, 구조체(61)의 선폭(W1)은 예를 들어 10 nm~45 nm 정도로, 패턴(P)의 극간(W2)은 예를 들어 10 nm~수μm 정도로, 각각 설치되어 있다. 패턴(P)의 막두께(T)는, 예를 들어, 1μm 정도이다. 또, 패턴(P)은, 예를 들어, 어스펙트비(선폭(W1)에 대한 막두께(T)의 비)가, 예를 들어, 5~500 정도라도 된다(전형적으로는, 5~50 정도이다).
또, 패턴(P)은, 미세한 트랜치에 의해 형성된 라인형상의 패턴이, 반복 나열되는 것이어도 된다. 또, 패턴(P)은, 박막에, 복수의 미세 구멍(보이드(void) 또는 포어(pore))를 마련함으로써 형성되어 있어도 된다.
패턴(P)은, 예를 들어 절연막을 포함한다. 또, 패턴(P)은, 도체막을 포함하고 있어도 된다. 보다 구체적으로는, 패턴(P)은, 복수의 막을 적층한 적층막에 의해 형성되어 있고, 나아가서는 절연막과 도체막을 포함하고 있어도 된다. 패턴(P)은, 단층막으로 구성되는 패턴이어도 된다. 절연막은, 실리콘 산화막(SiO2막)이나 실리콘 질화막(SiN막)이어도 된다. 또, 도체막은, 저저항화를 위한 불순물을 도입한 아모르퍼스 실리콘막이어도 되고, 금속막(예를 들어 금속 배선막)이어도 된다.
또, 패턴(P)은 친수성막이어도 된다. 친수성막으로서 TEOS막(실리콘 산화막의 일종)을 예시할 수 있다.
도 5는, 기판 처리 장치(1)에 의한 제1 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 6은, 제1 기판 처리예에 포함되는, 린스 공정(도 5의 S3) 및 건조 공정(도 5의 S4)을 설명하기 위한 타임 차트이다. 도 7A~7F는, 건조 공정(도 5의 S4)을 설명하기 위한 도해적인 도면이다. 도 8은, 액막 제거 영역 확대 공정 T14에 있어서의 기판(W)의 표면 상태를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 1~도 6을 참조하면서, 제1 기판 처리예에 대해 설명한다. 도 7A~7F 및 도 8에 대해서는 적절하게 참조한다.
미처리의 기판(W)(예를 들어 직경 450 mm의 원형 기판)은, 반송 로봇(IR, CR)에 의해서 캐리어(C)로부터 처리 유닛(2)에 반입되어 챔버(4) 내에 반입되고, 기판(W)이 그 표면(패턴 형성면)을 위쪽을 향한 상태로 스핀 척(5)에 수도되어 스핀 척(5)에 기판(W)이 유지된다(도 5의 S1：기판 반입(기판 유지 공정)). 기판(W)의 반입에 앞서, 약액 노즐(17) 및 린스액 노즐(21)은, 스핀 척(5)의 옆쪽에 설정된 홈 위치에 퇴피시켜져 있다. 또, 차단판(27)도 퇴피 위치에 퇴피시켜져 있다.
반송 로봇(CR)이 처리 유닛(2) 외에 퇴피한 후, 제어 장치(3)는 약액 공정(도 5의 단계 S2)을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는 스핀 모터(13)를 제어하여 스핀 베이스(15)를 소정의 액처리 속도(예를 들어 약 800 rpm)로 회전시킨다. 또, 제어 장치(3)는 제1 노즐 이동 유닛(20)을 제어함으로써, 약액 노즐(17)을 퇴피 위치로부터 처리 위치에 이동시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는 약액 밸브(19)를 열고, 회전 상태의 기판(W)의 상면을 향해서 약액 노즐(17)로부터 약액을 토출시킨다. 약액 노즐(17)로부터 토출된 약액은, 기판(W)의 상면에 공급된 후, 원심력에 의해서 기판(W)의 상면을 따라서 바깥쪽으로 흐른다. 또한, 제어 장치(3)는 기판(W)이 회전하고 있는 상태로, 기판(W)의 상면에 대한 약액의 공급 위치를 중앙부와 둘레 가장자리부 사이에서 이동시킨다. 이것에 의해, 약액의 공급 위치가 기판(W)의 상면 전역을 통과하고, 기판(W)의 상면 전역이 주사(스캔)되며 기판(W)의 상면 전역이 균일하게 처리된다. 약액의 토출 개시로부터 미리 정해진 기간이 경과하면, 제어 장치(3)는 약액 밸브(19)를 닫아, 약액 노즐(17)로부터의 약액의 토출을 정지시키고, 그 후, 제1 노즐 이동 유닛(20)을 제어함으로써, 약액 노즐(17)을 스핀 척(5)의 위쪽으로부터 퇴피시킨다.
다음에, 제어 장치(3)는 린스 공정(도 5의 단계 S3)을 실행한다. 린스 공정은, 기판(W) 상의 약액을 린스액으로 치환하여 기판(W) 상으로부터 약액을 배제하는 공정이다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는 제2 노즐 이동 유닛(24)을 제어함으로써, 린스액 노즐(21)을 퇴피 위치로부터 처리 위치에 이동시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는 린스액 밸브(23)를 열어, 회전 상태의 기판(W)의 상면을 향해서 린스액 노즐(21)로부터 린스액을 토출시킨다. 린스액 노즐(21)로부터 토출된 린스액은, 기판(W)의 상면에 공급된 후, 원심력에 의해서 기판(W)의 상면을 따라서 바깥쪽으로 흐른다. 또한, 제어 장치(3)는 기판(W)이 회전하고 있는 상태로, 기판(W)의 상면에 대한 린스액의 공급 위치를 중앙부와 둘레 가장자리부 사이에서 이동시킨다. 이것에 의해, 린스액의 공급 위치가, 기판(W)의 상면 전역을 통과하고, 기판(W)의 상면 전역이 주사(스캔)되며, 기판(W)의 상면 전역이 균일하게 처리된다. 린스액의 토출 개시로부터 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치(3)는 린스액 밸브(23)를 닫고, 린스액 노즐(21)로부터의 린스액의 토출을 정지시키고, 그 후, 제2 노즐 이동 유닛(24)을 제어함으로써, 린스액 노즐(21)을 스핀 척(5)의 위쪽으로부터 퇴피시킨다.
린스액의 공급 개시로부터 미리 정한 기간이 경과하면, 기판(W)의 상면 전역이 린스액에 덮여 있는 상태로, 제어 장치(3)는 스핀 모터(13)를 제어하여, 기판(W)의 회전 속도를 액처리 속도로부터 패들 속도(영 또는 약 40 rpm 이하의 저회전속도. 제1 기판 처리예에서는, 예를 들어 약 10 rpm)까지 단계적으로 감속시킨다. 그 후, 기판(W)의 회전 속도를 패들 속도로 유지한다(패들 린스 공정 T41(액막 형성 공정)). 이것에 의해, 기판(W)의 상면에, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 린스액의 액막이 패들형상으로 지지된다. 이 상태에서는, 기판(W)의 상면의 린스액의 액막에 작용하는 원심력이 린스액과 기판(W)의 상면 사이에서 작용하는 표면장력보다도 작거나, 혹은 상기의 원심력과 상기의 표면장력이 거의 길항하고 있다. 기판(W)의 감속에 의해, 기판(W) 상의 린스액에 작용하는 원심력이 약해지고, 기판(W) 상으로부터 배출되는 린스액의 양이 감소한다.
기판(W)을 패들 속도로 감속하고 나서 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치(3)는 린스액 밸브(23)를 닫아, 린스액 노즐(21)로부터의 린스액의 토출을 정지한다. 그 후, 제어 장치(3)는 제2 노즐 이동 유닛(24)을 제어하여, 린스액 노즐(21)을 퇴피 위치에 되돌리게 한다.
기판(W)을 패들 속도로 감속하고 나서 미리 정한 기간이 경과하면, 패들 린스 공정 T41이 종료하고(린스 공정(도 5의 S3)이 종료하고), 건조 공정(단계 S4)의 실행이 개시된다. 건조 공정(단계 S4)은, 기판(W)의 상면에, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(불화수소산 함유액의 액막)(51)을 유지시키는 패들 공정 T1(도 6 참조)과, 차단 공간(38)을, 불화수소 증기(HF vapor)를 다량으로 포함하는 분위기로 채우는(를 형성하는) 분위기 형성 공정 T2(도 6 참조)와, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)으로부터 유기 용제/불화수소산 혼합액을 부분적으로 배제하여, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)의 중앙부에 원형의 액막 제거 영역(52)을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정 T3(도 6 참조)과, 액막 제거 영역(52)을 기판(W)의 외주를 향해서 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정 T4(도 6 참조)와, 기판(W)을 떨쳐내어 건조 속도로 회전시켜 기판(W)의 상면을 건조시키는 스핀 드라이 공정 T5(도 6 참조)를 포함한다. 건조 공정(도 5의 S4)의 종료 후, 반송 로봇(CR)이 처리 유닛(2)에 진입하여, 처리 완료의 기판(W)을 처리 유닛(2) 밖으로 반출한다(도 5의 단계 S5). 그 기판(W)은 반송 로봇(CR)으로부터 반송 로봇(IR)으로 건네져 반송 로봇(IR)에 의해서 캐리어(C)에 수납된다.
건조 공정(도 5의 S4)에 대해 상세하게 설명한다.
패들 공정 T1의 개시에 앞서, 제어 장치(3)는 대향 부재 승강 유닛(37)을 제어하여, 차단판(27)을 퇴피 위치로부터 근접 위치까지 하강시킨다. 차단판(27)이 근접 위치에 배치된 후, 제어 장치(3)는 기판(W)의 회전을 패들 속도로 유지하면서, 유기 용제 액체 밸브(40) 및 불화수소산 밸브(42)를 열어, 차단판(27)의 중앙부 토출구(33)로부터 유기 용제/불화수소산 혼합액을 토출한다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면의 액막에 포함되는 린스액이 유기 용제/불화수소산 혼합액에 순차 치환되어 간다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면에, 도 7A에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)이 패들형상으로 유지된다(패들 공정 T1). 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)의 벌크 부분(54)(도 8 참조)의 두께는, 패턴(P)의 높이보다도 크다. 기판(W)의 상면 전역의 액막이 거의 모두 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)으로 치환되면, 제어 장치(3)는 유기 용제 액체 밸브(40) 및 불화수소산 밸브(42)를 닫아, 중앙부 토출구(33)로부터의 유기 용제/불화수소산 혼합액의 토출을 정지시킨다. 이것에 의해, 패들 공정 T1이 종료된다.
기판(W)으로서 실리콘 기판을 이용하는 경우에는, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)에 실리콘 산화물이 석출하고 있는 일이 있다. 이 실리콘 산화물은, 기판(W)에 대한 약액 공정(도 5의 S2)에 있어서 생성되고, 그것이, 건조 공정(도 5의 S4) 시까지 기판(W) 상에 잔존하고 있던 것이다.
유기 용제/불화수소산 혼합액의 토출 정지 후, 제어 장치(3)는 대향 부재 승강 유닛(37)을 제어하여, 차단판(27)을 근접 위치로부터 차단 위치까지 하강시킨다. 이것에 의해, 기판 대향면(43)과 기판(W)의 상면 사이에, 차단 공간(38)(도 7B 참조)이 형성된다.
또, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 토출 정지 후, 제어 장치(3)는, 히터(8a)를 제어하여 핫 플레이트(8)를 발열시킨다. 이것에 의해, 기판(W)이 하면측으로부터 가열되고, 기판(W) 상의 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)이 승온시켜진다. 이 가열에 의해, 기판(W) 상의 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)이 약 70~80℃(H2SiF6의 융점(약 19℃)보다도 높고, 또한 IPA의 비점(약 82.4℃)보다 낮은 소정의 온도)로 따뜻해진다. 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)에 포함되는 유기 용제 액체를 승온시킴으로써, 린스액으로부터 유기 용제로의 치환 성능을 향상시킬 수 있다.
그리고, 제어 장치(3)는 기판(W)에 대해 처리액의 공급이나 처리 가스를 정지한 채로(주위 토출구(35)로부터의 불활성 가스의 토출도 정지한 채로), 기판(W)을 패들 속도로 회전시킨다. 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)의 승온에 의해 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)에 포함되는 불화수소산이 증발된다. 이 증발에 의해 발생한 불화수소의 증기(이하, 「불화수소 증기」라고 함)가 차단 공간(38)에 공급된다. 불화수소산은, 그 비점이 약 19℃이기 때문에, 상온(예를 들어 약 23℃)에서도 비등하지만, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)을 약 70~80℃까지 승온시킴으로써, 불화수소산의 증발을 보다 한층 촉진시킬 수 있다. 이것에 의해, 도 7B에 나타내는 바와 같이, 차단 공간(38)의 분위기가, 불화수소 증기(HF vapor)로 채워진다(분위기 형성 공정 T2).
패들 공정 T1의 종료로부터 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(13)를 제어하여 기판(W)의 회전 속도를 가속시킨다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 제1 회전 속도(예를 들어 약 50 rpm)를 향해서, 기판(W)의 회전 속도를 서서히 상승시킨다. 기판(W)의 회전 속도의 상승에 수반하여 기판(W)의 회전에 의한 원심력이 증대하고, 이것에 의해, 기판(W)의 중앙부의 유기 용제/불화수소산 혼합액이 바깥쪽으로 넓혀진다. 이것에 의해, 도 7C에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 중앙부에 있어서 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)이 부분적으로 제거되고, 그 결과, 기판(W)의 중앙부에 소직경의 원형의 액막 제거 영역(52)이 형성된다(액막 제거 영역 형성 공정 T3). 액막 제거 영역(52)의 형성은, 차단 공간(38)이, 불화수소 증기(HF vapor)로 채워진 상태로 행해진다. 즉, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)에 있어서의 액막 제거 영역(52)과의 경계(53)(이하, 「액막 경계(53)」라고 함)의 주위의 분위기가 불화수소 증기(HF vapor)의 분위기로 유지된다.
액막 제거 영역(52)의 형성 후, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(13)를 제어하여 기판(W)의 회전 속도를 제1 회전 속도(예를 들어 약 50 rpm)로 유지한다. 이것에 의해, 액막 제거 영역(52)은 천천히 확대한다(액막 제거 영역 확대 공정 T4). 액막 제거 영역(52)의 확대에 수반하여, 도 7D에 나타내는 바와 같이, 액막 경계(53)는, 직경 방향 바깥쪽으로 향하여 이동한다. 도 7E에 나타내는 바와 같이, 액막 제거 영역 확대 공정 T4에 있어서, 액막 제거 영역(52)은 기판(W)의 상면의 전역으로 확대한다. 즉, 액막 경계(53)도, 기판(W)의 상면 둘레 가장자리까지 이동한다. 액막 제거 영역(52)의 확대도, 차단 공간(38)이, 불화수소 증기(HF vapor)로 채워진 상태로 행해진다(불화수소 분위기 유지 공정). 즉, 액막 경계(53)의 주위의 분위기가 불화수소 증기(HF vapor)로 유지되면서, 액막 경계(53)가, 기판(W)의 중앙부로부터 기판(W)의 상면 둘레 가장자리까지 이동한다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 액막 경계(53)의 이동에 수반하여 기판(W)의 표면에 있어서 패턴(P)간으로부터 유기 용제/불화수소산 혼합액(불화수소산의 증발에 의해, 실질적으로는 유기 용제 액체)이, 기판(W)의 중앙부로부터 기판(W)의 상면 둘레 가장자리를 향해서 순서대로 제거되어 간다. 액막 경계(53)가 통과하는 패턴(P)에 작용하는 표면장력에 차이가 생기고, 이것에 의해, 패턴(P)이 벌크 부분(54)측(즉, 기판(W)의 바깥쪽)을 향하여 순간적으로 도괴한다. 유기 용제 액체(IPA액)는, 물보다도 낮은 표면장력을 가지고 있지만, 패턴(P)이 미세 패턴이기 때문에, 순간적인 패턴 도괴가 발생한다.
도 9는, 참고 형태에 있어서의 기판(W)의 표면 상태를 확대하여 나타내는 단면도이다. 이 참고 형태에서는, 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서, 차단 공간(38)을 마련하지 않고 기판(W)의 상면의 주위의 분위기를 건조 공기(Dry Air)로 하는 점에서, 제1 기판 처리예와 상이하다.
도 9의 경우에는, 순간적으로 도괴한 패턴(P)의 도괴 상태가 유지되는 것이라고 생각된다. 즉, 탄성을 가지고 있는 패턴에 순간적으로 도괴가 생긴 경우, 패턴(P) 자신이 가지는 탄성에 의해서, 도괴하고 있는 패턴(P)에 기립(회복)하려고 하는 힘이 어느 정도 작용한다. 그러나, 순간적으로 도괴하는 패턴(P)의 선단부(Pa)가, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)에 석출하고 있는 실리콘 산화물(즉, 생성물(55))을 통하여, 당해 패턴(P)과 벌크 부분(54)측(즉, 기판(W)의 바깥쪽)에 인접하는 패턴의 선단부와 접착한다. 이것에 의해, 패턴(P)의 기립(회복)이 저지되고 패턴(P)의 도괴 상태가 유지된다. 이러한 메카니즘에 의해, 기판(W)의 전역에서 패턴 도괴가 발생한다고 생각된다.
이것에 대해, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제1 기판 처리예에서는, 액막 경계(53)의 주위의 분위기가 불화수소 증기(HF vapor)로 유지되면서, 액막 경계(53)가 기판(W)의 상면 중앙부로부터 기판(W)의 상면 둘레 가장자리까지 이동한다. 액막 경계(53)의 주위의 분위기가 불화수소 증기(HF vapor)로 유지되어 있으면, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)에 석출하고 있는 실리콘 산화물과 반응하고, 식 (2)에 나타내는 바와 같이, H2SiF6와 물로 분해한다.
SiO2＋6HF→H2SiF6＋2H2O···(2)
그 때문에, 액막 경계(53)의 주위의 분위기에 포함되는 불화수소가, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)에 석출하고 있는 실리콘 산화물과 반응하고, 그 결과, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)에 석출하고 있는 실리콘 산화물이 패턴(P)의 선단부(Pa)에 부착하지 않거나, 혹은 패턴(P)의 선단부(Pa)에 부착하고 있던 실리콘 산화물(즉, 생성물(55)(도 9 참조))도 당해 패턴(P)의 선단부(Pa)로부터 제거된다.
또, 액막 제거 영역 확대 공정 T4에 있어서, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)은 약 70~80℃로 유지되고 있다. 그 때문에, 불화수소 증기(HF vapor)에 포함되는 불화수소가 실리콘 산화물과 반응함으로써, H2SiF6의 잔사가 생성된다. 그러나, 실리콘 산화물이, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)에 포함되는, 약 70~80℃의 액온을 가지는 유기 용제/불화수소산 혼합액(불화수소산의 증발에 의해, 실질적으로는 유기 용제 액체)에 접액함으로써, 이러한 잔사의 증발이 촉진된다. H2SiF6의 융점은 약 19℃이기 때문에, 약 70~80℃의 환경 하에서는 잔사의 증발이 촉진된다. 이것에 의해, 잔사를 증발시켜 기판(W)의 표면으로부터 제거할 수 있다.
또, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)의 액온이, H2SiF6의 융점(약 19℃)보다도 높고, 또한 IPA의 비점(약 82.4℃)보다 낮은 온도이기 때문에, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)이 막형상을 유지하면서 H2SiF6의 잔사의 제거를 도모하는 것이 가능하다.
도 7F에 나타내는 바와 같이, 액막 제거 영역(52)이 기판(W)의 상면의 전역으로 확대한 후, 제어 장치(3)는 기판(W)의 회전을, 떨쳐냄 건조 속도(예를 들어 약 1500 rpm)까지 더 가속시킨다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면의 액체를 떨쳐낼 수 있고, 이것에 의해 기판(W)의 상면을 완전하게 건조시킬 수 있다.
기판(W)의 회전의 가속으로부터 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치(3)는 스핀 모터(13)를 제어하여 스핀 척(5)의 회전을 정지시킨다. 이것에 의해, 건조 공정(도 5의 S4)이 종료된다.
건조 공정(도 5의 S4)의 종료 후, 제어 장치(3)는 히터(8a)를 제어하여, 핫 플레이트(8)의 발열을 정지시킨다. 또, 제어 장치(3)는 대향 부재 승강 유닛(37)을 제어하여, 차단판(27)을 퇴피 위치로부터 근접 위치까지 상승시킨다. 이것에 의해, 차단 공간(38)이 소실한다. 그 후, 반송 로봇(CR)에 의해서, 기판(W)이 반출된다.
이상에 의해 이 실시 형태에 의하면, 액막 경계(53)의 주위의 분위기가 불화수소 증기(HF vapor)로 유지되면서, 액막 경계(53)가 기판(W)의 상면 중앙부로부터 기판(W)의 상면 둘레 가장자리까지 이동한다. 액막 경계(53)의 주위의 분위기가 불화수소 증기(HF vapor)로 유지되고 있으면, 불화수소 증기(HF vapor)에 포함되는 불화수소가, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)에 석출하고 있는 실리콘 산화물과 반응하고, H2SiF6와 물로 분해한다.
이것에 의해, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)에 석출하고 있는 실리콘 산화물이 패턴(P)의 선단부(Pa)에 부착하지 않거나, 혹은 패턴(P)의 선단부(Pa)에 부착하고 있던 실리콘 산화물(즉, 생성물(55)(도 9 참조))도 상기 패턴(P)의 선단부(Pa)로부터 제거된다.
또, 액막 제거 영역 확대 공정 T4에 있어서, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)을 약 70~80℃로 유지되고 있다. 그 때문에, 불화수소 증기(HF vapor)에 포함되는 불화수소가 실리콘 산화물과 반응함으로써, H2SiF6의 잔사가 생성된다. 그러나, 실리콘 산화물이, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 액막(51)에 포함되는, 약 70~80℃의 액온을 가지는 유기 용제/불화수소산 혼합액(불화수소산의 증발에 의해, 실질적으로는 유기 용제 액체)에 접액함으로써, 이러한 잔사의 증발이 촉진된다. H2SiF6의 융점은 약 19℃이기 때문에 약 70~80℃의 환경 하에서는, 잔사의 증발이 촉진된다. 이것에 의해, 잔사를 증발시켜 기판(W)의 표면으로부터 제거할 수 있다.
이것에 의해, 각 액막 경계(53)에서는, 패턴(P)이 순간적으로 도괴되어도, 그 도괴 상태는 유지되지 않고, 그 후, 패턴(P) 자신이 가지는 탄성에 의해서 기립(복원)한다. 순간적인 도괴에서는, 도괴 형상은 기억되지 않는 것도, 패턴(P)이 복원하는 것의 요인의 하나이다. 그러므로, 패턴(P)의 도괴를 효과적으로 억제하면서, 기판(W)의 상면을 건조시킬 수 있다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(201)에 구비된 처리 유닛(202)의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제2 실시 형태에 있어서, 전술의 제1 실시 형태와 공통되는 부분에는, 도 1~도 8의 경우와 동일한 참조 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
처리 유닛(202)은 유기 용제/불화수소산 혼합액 공급 유닛(10)(도 2 참조)에 대신하여, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제의 액체의 일례의 IPA(isopropyl alcohol)액을 스핀 척(5)에 유지되고 있는 기판(W) 상에 공급하기 위한 유기 용제 액체 공급 유닛(203)과, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W) 상에 불화수소 증기(HF vapor)를 공급하기 위한 불화수소 증기 공급 유닛(204)을 포함하는 점에서, 제1 실시 형태에 따른 처리 유닛(2)과 상이하다. 또, 처리 유닛(202)은 핫 플레이트(8)에 대신하여, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 하면(패턴 형성면과는 반대측의 이면)에, 가열 유체의 일례인 온수를 공급하는 하면 공급 유닛(205)을, 가열 유닛으로서 구비하는 점에서 처리 유닛(2)과 상이하다.
유기 용제 액체 공급 유닛(203)은, 상부 노즐(29)에 유기 용제의 액체를 공급하기 위한 유기 용제 액체 배관(206)과, 유기 용제 액체 배관(206)을 개폐하기 위한 유기 용제 액체 밸브(207)와, 유기 용제 액체 배관(206)의 개방도를 조정하여 상부 노즐(29)로부터의 유기 용제 액체의 토출 유량을 조정하기 위한 유량 조정 밸브(208)를 포함한다. 도시는 하지 않지만, 유량 조정 밸브(208)는 벨브 시트가 내부에 설치된 밸브 보디와, 벨브 시트를 개폐하는 밸브 본체와, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 밸브 본체를 이동시키는 액츄에이터를 포함한다. 다른 유량 조정 밸브에 대해서도 동일하다.
불화수소 증기 공급 유닛(204)은 상부 노즐(29)에 불화수소 증기(HF vapor)를 공급하기 위한 불화수소 증기 배관(209)과, 불화수소 증기 배관(209)을 개폐하기 위한 불화수소 증기 밸브(210)를 포함한다. 불화수소 증기 배관(209)에 공급되는 불화수소 증기(HF vapor)는, 캐리어 가스(예를 들어, 질소 가스 등의 불활성 가스)를 포함하는 것이어도 된다.
불화수소 증기 밸브(210)가 닫혀진 상태로 유기 용제 액체 밸브(207)가 열리면, 상부 노즐(29)에 유기 용제 액체가 공급되고, 중앙부 토출구(33)로부터 아래쪽을 향하여, 예를 들어 상온의 유기 용제 액체가 토출된다.
한편, 유기 용제 액체 밸브(207)가 닫혀진 상태로 불화수소 증기 밸브(210)가 열리면, 상부 노즐(29)에 불화수소 증기가 공급되고, 중앙부 토출구(33)로부터 아래쪽을 향하여 불화수소 증기(HF vapor)가 토출된다. 중앙부 토출구(33)로부터의 불화수소 증기의 토출 유량은, 유량 조정 밸브(208)의 개방도의 조정에 의해 변경 가능하다.
하면 공급 유닛(205)은 가열 유체를 위쪽에 토출하는 하면 노즐(211)과, 하면 노즐(211)에 가열 유체를 이끄는 가열 유체 배관(212)과, 가열 유체 배관(212)에 개재된 가열 유체 밸브(213)를 포함한다. 하면 노즐(211)의 상단에는, 스핀 척(5)에 유지된 기판(W)의 하면(이면)의 중앙부에 대향하는 토출구(211a)가 형성되어 있다. 가열 유체 밸브(213)가 열리면, 토출구(211a)로부터 위쪽을 향해서 가열 유체가 토출된다.
이 실시 형태에서는, 가열 유체는, 고온(예를 들어, IPA의 비점(약 82.4℃)에 가까운 온도(약 70~80℃)로 가열된 가열 액체이다. 가열 액체의 종류로서 순수(DIW)를 들 수 있지만, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, IPA(이소프로필 알코올) 또는 희석 농도(예를 들어, 10~100 ppm 정도)의 염산수, 등이어도 된다. 또, 가열 액체에 대신하여, 가열 고온(예를 들어, IPA의 비점(약 82.4℃)에 가까운 온도(약 70~80℃)로 가열된 가열 가스가 토출되고 있어도 된다.
도 11은, 기판 처리 장치(201)의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
제어 장치(3)는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 스핀 모터(13), 대향 부재 승강 유닛(37), 차단판 회전 유닛(36), 제1 노즐 이동 유닛(20) 및 제2 노즐 이동 유닛(24) 등의 동작을 제어한다. 또, 제어 장치(3)는 미리 정해진 프로그램에 따라서, 약액 밸브(19), 린스액 밸브(23), 유기 용제 액체 밸브(207), 불화수소 증기 밸브(210), 가열 유체 밸브(213) 등을 개폐한다. 또, 제어 장치(3)는, 미리 정해진 프로그램에 따라서 유량 조정 밸브(208)의 개방도를 조정한다.
도 12는, 기판 처리 장치(201)에 있어서 실행되는 제2 기판 처리예에 포함되는, 린스 공정(도 5의 S3) 및 건조 공정(도 5의 S4)을 설명하기 위한 타임 차트이다. 도 13A~13F는, 건조 공정(도 5의 S4)을 설명하기 위한 도해적인 도면이다.
제2 기판 처리예는, 제1 기판 처리예와 동일하게, 도 5의 단계 S1~단계 S5의 각 공정과 동등한 공정을 포함하고 있다.
이하에서는, 도 10~도 12를 참조하면서, 제2 기판 처리예에 대해서, 제1 기판 처리예와 상이한 부분을 중심으로 설명한다. 도 13A~13F에 대해서는 적절하게 참조한다.
제2 기판 처리예에 따른 건조 공정(도 5의 S4)은, 기판(W)의 상면에, 유기 용제 액체의 액막(처리액의 액막)(251)을 유지시키는 패들 공정 T11(도 12 참조)과, 차단 공간(38)을, 불화수소 증기를 다량으로 포함하는 분위기로 채우는(를 형성하는) 분위기 형성 공정 T12(도 12 참조)와, 유기 용제 액체의 액막(251)으로부터 유기 용제 액체를 부분적으로 배제하여, 유기 용제 액체의 액막(251)의 중앙부에 원형의 액막 제거 영역(252)을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정 T13(도 12 참조)과, 액막 제거 영역(252)을 기판(W)의 외주를 향해서 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정 T14(도 12 참조)와, 기판(W)을 떨쳐냄 건조 속도로 회전시켜 기판(W)의 상면을 건조시키는 스핀 드라이 공정 T15(도 12 참조)를 포함한다.
제2 기판 처리예에 따른 건조 공정(도 5의 S4)에 대해 상세하게 설명한다.
패들 공정 T11의 개시에 앞서, 제어 장치(3)는 대향 부재 승강 유닛(37)을 제어하여, 차단판(27)을 퇴피 위치로부터 근접 위치까지 하강시킨다. 차단판(27)이 근접 위치에 배치된 후, 제어 장치(3)는 기판(W)의 회전을 패들 속도로 유지하면서, 불화수소 증기 밸브(210)를 닫으면서 유기 용제 액체 밸브(207)를 열고, 차단판(27)의 중앙부 토출구(33)로부터 유기 용제 액체를 토출한다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면의 액막에 포함되는 린스액이 유기 용제 액체에 순차 치환되어 간다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면에, 도 13A에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 유기 용제 액체의 액막(251)이 패들형상으로 유지된다(패들 공정 T11). 유기 용제 액체의 액막(251)의 벌크 부분의 두께는, 패턴(P)의 높이보다도 크다. 기판(W)의 상면 전역의 액막이 거의 모두 유기 용제 액체의 액막(251)으로 치환되면, 제어 장치(3)는 유기 용제 액체 밸브(207)를 닫아, 중앙부 토출구(33)로부터의 유기 용제 액체의 토출을 정지시킨다. 이것에 의해, 패들 공정 T11이 종료한다.
기판(W)으로서 실리콘 기판을 이용하는 경우에는, 유기 용제 액체의 액막(251)에 실리콘 산화물이 석출하고 있는 일이 있다. 이 실리콘 산화물은, 기판(W)에 대한 약액 공정(도 5의 S2)에 있어서 생성되고, 그것이 건조 공정(도 5의 S4) 시까지 기판(W) 상에 잔존하고 있던 것이다.
유기 용제 액체의 토출 정지 후, 제어 장치(3)는 대향 부재 승강 유닛(37)을 제어하여, 차단판(27)을 근접 위치로부터 차단 위치까지 하강시킨다. 이것에 의해, 기판 대향면(43)과 기판(W)의 상면 사이에, 차단 공간(38)(도 13B 참조)이 형성된다.
또, 유기 용제 액체의 토출 정지 후, 제어 장치(3)는 가열 유체 밸브(213)를 연다. 그것에 의해, 하면 노즐(211)의 토출구(211a)로부터 가열 유체가 상향으로 토출되고, 기판(W)의 하면(이면)에 가열 유체가 공급된다. 그것에 의해, 하면 노즐(211)의 토출구(211a)로부터 토출된 가열 유체는, 기판(W)의 하면에 착액하고, 기판(W)의 하면을 덮는 가열 유체의 액막을 형성한다. 이것에 의해, 기판(W)이 하면측으로부터 가열되고, 기판(W) 상의 유기 용제 액체의 액막(251)이 승온된다. 이 가열에 의해, 기판(W) 상의 유기 용제 액체의 액막(251)이 약 70~80℃(H2SiF6의 융점(약 19℃)보다도 높고, 또한 IPA의 비점(약 82.4℃)보다 낮은 소정의 온도)로 따뜻해진다. 하면 노즐(211)로부터의 가열 유체의 토출 유량은, 당해 가열 유체가 기판(W)의 둘레 가장자리부로부터 표면측에 돌아들어가지 않는 것 같은 크기로 설정되어 있다. 유기 용제 액체의 액막(251)에 포함되는 유기 용제 액체를 승온시킴으로써, 린스액으로부터 유기 용제로의 치환 성능을 향상시킬 수 있다.
또, 제어 장치(3)는 기판(W)의 패들 속도로의 회전을 유지하면서, 유기 용제 액체 밸브(207)를 닫으면서 불화수소 증기 밸브(210)를 열고, 차단판(27)의 중앙부 토출구(33)로부터 불화수소 증기를 토출한다. 이 때의 불화수소 증기의 토출 유량은 소(小)유량(예를 들어 약 5(리터/분)이다. 중앙부 토출구(33)로부터 불화수소 증기(HF vapor)를 소정 시간 토출함으로써, 차단 공간(38)이 불화수소 증기(HF vapor)로 채워진다(분위기 형성 공정 T12).
패들 공정 T11의 종료로부터 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(13)를 제어하여 기판(W)의 회전 속도를 가속시킨다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 제1 회전 속도(예를 들어 약 50 rpm)를 향해서, 기판(W)의 회전 속도를 서서히 상승시킨다. 기판(W)의 회전 속도의 상승에 수반하여, 기판(W)의 회전에 의한 원심력이 증대하고, 이것에 의해, 기판(W)의 중앙부의 유기 용제 액체가 바깥쪽으로 넓혀진다 이것에 의해, 도 13C에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 중앙부에 있어서 유기 용제 액체의 액막(251)이 부분적으로 제거되고, 그 결과, 기판(W)의 중앙부에 소직경의 원형의 액막 제거 영역(252)이 형성된다(액막 제거 영역 형성 공정 T13). 액막 제거 영역(252)의 형성은, 차단 공간(38)이, 불화수소 증기(HF vapor)로 채워진 상태로 행해진다. 즉, 유기 용제 액체의 액막(251)에 있어서의 액막 제거 영역(252)과의 경계(253)(이하, 「액막 경계(253)」라고 함)의 주위의 분위기가 불화수소 증기(HF vapor)의 분위기로 유지된다.
액막 제거 영역(252)의 형성 후, 제어 장치(3)는 스핀 모터(13)를 제어하여 기판(W)의 회전 속도를 제1 회전 속도(예를 들어 약 50 rpm)로 유지한다. 이것에 의해, 액막 제거 영역(252)은 천천히 확대한다(액막 제거 영역 확대 공정 T14). 액막 제거 영역(252)의 확대에 수반하여, 도 13D에 나타내는 바와 같이, 액막 경계(253)는, 직경 방향 바깥쪽을 향하여 이동한다. 도 13E에 나타내는 바와 같이, 액막 제거 영역 확대 공정 T14에 있어서, 액막 제거 영역(252)은 기판(W)의 상면의 전역으로 확대한다. 즉, 액막 경계(253)도, 기판(W)의 상면 둘레 가장자리까지 이동한다. 액막 제거 영역(252)의 확대도, 차단 공간(38)이, 불화수소 증기(HF vapor)로 채워진 상태로 행해진다(불화수소 분위기 유지 공정). 즉, 액막 경계(253)의 주위의 분위기가 불화수소 증기(HF vapor)로 유지되면서, 액막 경계(253)가, 기판(W)의 중앙부로부터 기판(W)의 상면 둘레 가장자리까지 이동한다.
액막 제거 영역 확대 공정 T14에서는, 액막 경계(253)의 이동에 수반하여, 기판(W)의 표면에 있어서 패턴(P)(도 4 참조) 간으로부터 유기 용제 액체가, 기판(W)의 중앙부로부터 기판(W)의 상면 둘레 가장자리를 향해서 순서대로 제거되어 간다. 액막 경계(253)가 통과하는 패턴(P)에 작용하는 표면장력에 차이가 생기고, 이것에 의해, 패턴(P)이 벌크 부분측(즉, 기판(W)의 바깥쪽)을 향해서 순간적으로 도괴한다.
제2 기판 처리예에서는, 액막 경계(253)의 주위의 분위기가 불화수소 증기(HF vapor)로 유지되면서, 액막 경계(253)가 기판(W)의 상면 중앙부로부터 기판(W)의 상면 둘레 가장자리까지 이동한다. 액막 경계(253)의 주위의 분위기가 불화수소 증기(HF vapor)로 유지되어 있으면, 불화수소 증기(HF vapor)에 포함되는 불화수소가, 유기 용제 액체의 액막(251)에 석출하고 있는 실리콘 산화물과 반응하고, H2SiF6와 물로 분해한다.
그 때문에, 액막 경계(253)의 주위의 분위기에 포함되는 불화수소가, 유기 용제 액체의 액막(251)에 석출하고 있는 실리콘 산화물과 반응하고, 그 결과, 유기 용제 액체의 액막(251)에 석출하고 있는 실리콘 산화물이 패턴(P)의 선단부(Pa)(도 4 참조)에 부착하지 않거나, 혹은 패턴(P)의 선단부(Pa)에 부착하고 있던 실리콘 산화물(즉, 생성물(55)(도 9 참조))도 상기 패턴(P)의 선단부(Pa)로부터 제거된다.
또, 액막 제거 영역 확대 공정 T14에 있어서, 유기 용제 액체의 액막(251)은 약 70~80℃로 유지되고 있다. 그 때문에, 불화수소 증기(HF vapor)에 포함되는 불화수소가 실리콘 산화물과 반응함으로써, H2SiF6의 잔사가 생성된다. 그러나, 실리콘 산화물이, 유기 용제 액체의 액막(251)에 포함되는, 약 70~80℃의 액온을 가지는 유기 용제 액체에 접액함으로써, 이러한 잔사의 증발이 촉진된다. H2SiF6의 융점은 약 19℃이기 때문에, 약 70~80℃의 환경 하에서는 잔사의 증발이 촉진된다. 이것에 의해, 잔사를 증발시켜 기판(W)의 표면으로부터 제거할 수 있다.
또, 유기 용제 액체의 액막(251)의 액온이, H2SiF6의 융점(약 19℃)보다도 높고, 또한 IPA의 비점(약 82.4℃)보다 낮은 온도이기 때문에, 유기 용제 액체의 액막(251)이 막형상을 유지하면서 H2SiF6의 잔사를 양호하게 제거할 수 있다.
도 13F에 나타내는 바와 같이, 액막 제거 영역(252)이 기판(W)의 상면의 전역으로 확대한 후, 제어 장치(3)는 가열 유체 밸브(213)를 닫고, 기판(W)의 하면으로의 가열 유체의 토출을 정지시킨다. 또, 제어 장치(3)는 유량 조정 밸브(208)의 개방도를 조정하여, 중앙부 토출구(33)로부터 토출되는 불화수소 증기(HF vapor)의 토출 유량을 대(大)유량(예를 들어 약 150(리터/분)으로 상승시킨다. 또, 제어 장치(3)는, 기판(W)의 회전을, 떨쳐냄 건조 속도(예를 들어 약 1500 rpm)까지 더 가속시킨다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면의 액체를 떨쳐낼 수 있고, 이것에 의해, 기판(W)의 상면을 완전하게 건조시킬 수 있다.
건조 공정(도 5의 S4)의 종료 후, 제어 장치(3)는, 대향 부재 승강 유닛(37)을 제어하여, 차단판(27)을 퇴피 위치로부터 근접 위치까지 상승시킨다. 이것에 의해, 차단 공간(38)이 소실한다. 또, 제어 장치(3)는 불화수소 증기 밸브(210)를 닫고, 중앙부 토출구(33)로부터의 불화수소 증기(HF vapor)의 토출을 정지시킨다. 그 후, 반송 로봇(CR)에 의해서, 기판(W)이 반출된다.
이상에 의해, 제2 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태에 관련하여 설명한 작용 효과와 동등한 작용 효과를 나타낸다.
도 14는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(301)에 구비된 처리 유닛(302)의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제3 실시 형태에 나타내는 실시 형태에 있어서, 전술의 제2 실시 형태와 공통되는 부분에는, 도 10~도 13F의 경우와 동일한 참조 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
처리 유닛(302)은, 유기 용제 액체 공급 유닛(203)(도 10 참조) 및 불화수소 증기 공급 유닛(204)(도 10 참조)에 대신하여, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제의 액체의 일례의 IPA(isopropyl alcohol)를 포함하는 증기(이하, 「유기 용제 증기」라고 함)를 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W) 상에 공급하기 위한 유기 용제 액체 공급 유닛(303)과, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W) 상에 불화수소 증기(HF vapor)를 공급하기 위한 불화수소 증기 공급 유닛(304)을 포함하는 점에서, 제2 실시 형태에 따른 처리 유닛(202)과 상이하다. 또, 처리 유닛(202)은 핫 플레이트(8)에 대신하여, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 하면(패턴 형성면과는 반대측의 이면)에, 가열 유체의 일례인 온수를 공급하는 하면 공급 유닛(205)을, 가열 유닛으로서 구비하고 있다.
또, 처리 유닛(302)은, 린스액 공급 유닛(7)에 대신하여, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W) 상에 린스액을 공급하기 위한 린스액 공급 유닛(305)을 포함하는 점에서, 처리 유닛(202)과 상이하다.
유기 용제 액체 공급 유닛(303)은, 상부 노즐(29)에 유기 용제 증기를 공급하기 위한 유기 용제 증기 배관(306)과, 유기 용제 증기 배관(306)을 개폐하기 위한 유기 용제 증기 밸브(307)와, 유기 용제 증기 배관(306)의 개방도를 조정하여 상부 노즐(29)로의 유기 용제 증기의 공급 유량을 조정하기 위한 유량 조정 밸브(308)를 포함한다. 유기 용제 증기 배관(306)에 공급되는 유기 용제 증기는, 캐리어 가스(예를 들어, 질소 가스 등의 불활성 가스)를 포함하는 것이어도 된다.
불화수소 증기 공급 유닛(304)은, 상부 노즐(29)에 불화수소 증기(HF vapor)를 공급하기 위한 불화수소 증기 배관(309)과, 불화수소 증기 배관(309)을 개폐하기 위한 불화수소 증기 밸브(310)와, 불화수소 증기 배관(309)의 개방도를 조정하여 상부 노즐(29)로의 불화수소 증기의 공급 유량을 조정하기 위한 유량 조정 밸브(311)를 포함한다. 불화수소 증기 배관(309)에 공급되는 불화수소 증기(HF vapor)는, 캐리어 가스(예를 들어, 질소 가스 등의 불활성 가스)를 포함하는 것이어도 된다.
린스액 공급 유닛(305)은 상부 노즐(29)에 린스액을 공급하기 위한 린스액 배관(312)과, 린스액 배관(312)을 개폐하기 위한 린스액 밸브(313)를 포함한다.
린스액 밸브(313)가 닫혀진 상태로, 유기 용제 증기 밸브(307)와 불화수소 증기 밸브(310)가 동시에 열림으로써, 유기 용제 증기와 불화수소 증기가 상부 노즐(29)에 공급되고, 유기 용제와 불화수소를 포함하는 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)가 중앙부 토출구(33)로부터 하향으로 토출된다. 또, 중앙부 토출구(33)로부터의 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)의 토출 유량은, 유량 조정 밸브(308)의 개방도 조정 및 유량 조정 밸브(311)의 개방도 조정에 의해 변경 가능하다.
한편, 유기 용제 증기 밸브(307) 및 불화수소 증기 밸브(310)가 닫혀진 상태로 린스액 밸브(313)가 열리면, 상부 노즐(29)에 린스액이 공급되고, 중앙부 토출구(33)로부터 아래쪽을 향하여 린스액이 토출된다.
도 15는, 기판 처리 장치(301)의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
제어 장치(3)는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 스핀 모터(13), 대향 부재 승강 유닛(37), 차단판 회전 유닛(36) 및 제1 노즐 이동 유닛(20) 등의 동작을 제어한다. 또, 제어 장치(3)는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 약액 밸브(19), 린스액 밸브(23), 가열 유체 밸브(213), 유기 용제 증기 밸브(307), 불화수소 증기 밸브(310), 린스액 밸브(313) 등을 개폐한다. 또, 제어 장치(3)는 미리 정해진 프로그램에 따라서, 유량 조정 밸브(308, 311)의 개방도를 조정한다.
도 16은, 기판 처리 장치(301)에 있어서 실행되는 제3 기판 처리예에 포함되는, 린스 공정(도 5의 S3) 및 건조 공정(도 5의 S4)을 설명하기 위한 타임 차트이다. 도 17A~17F는, 건조 공정(도 5의 S4)을 설명하기 위한 도해적인 도면이다.
제3 기판 처리예는, 제1 기판 처리예나 제2 기판 처리예와 동일하게, 도 5의 단계 S1~단계 S5의 각 공정과 동등한 공정을 포함하고 있다.
이하에서는, 도 14~도 16을 참조하면서, 제3 기판 처리예에 대해서, 제2 기판 처리예와 상이한 부분을 중심으로 설명한다. 도 17A~17F에 대해서는 적절하게 참조한다.
제2 기판 처리예에 따른 린스 공정(도 5의 S3. 패들 린스 공정 T41을 포함한다.)에 있어서는, 중앙부 토출구(33)로부터 토출되는 린스액을 이용하여, 기판(W)의 상면에 린스 처리가 실시된다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는 유기 용제 증기 밸브(307) 및 불화수소 증기 밸브(310)를 닫으면서 린스액 밸브(313)를 연다. 이것에 의해, 중앙부 토출구(33)로부터 린스액이 토출된다. 패들 린스 공정 T41에서는, 기판(W)의 회전 속도가 패들 속도로 유지된다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면에, 도 17A에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 린스액의 액막(351)(처리액의 액막)이 패들형상으로 유지된다. 린스액의 액막(351)의 벌크 부분의 두께는 패턴(P)의 높이보다도 크다. 기판(W)을 패들 속도로 감속하고 나서 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치(3)는 린스액 밸브(313)를 닫아, 중앙부 토출구(33)로부터의 린스액의 토출을 정지한다. 그 후, 건조 공정(도 5의 S4)이 실행된다.
제3 기판 처리예에 따른 건조 공정(도 5의 S4)은, 차단 공간(38)을, 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)를 다량으로 포함하는 분위기로 채우는(를 형성하는) 분위기 형성 공정 T22(도 16 참조)와, 린스액의 액막(351)으로부터 유기 용제 액체를 부분적으로 배제하여, 린스액의 액막(351)의 중앙부에 원형의 액막 제거 영역(352)를 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정 T23(도 16 참조)과, 액막 제거 영역(352)을 기판(W)의 외주를 향해서 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정 T24(도 16 참조)와, 기판(W)을 떨쳐냄 건조 속도로 회전시켜 기판(W)의 상면을 건조시키는 스핀 드라이 공정 T25(도 16 참조)를 포함한다. 즉, 제3 기판 처리예에 따른 건조 공정(도 5의 S4)은, 패들 공정 T1(도 6 참조)이나 패들 공정 T11(도 12 참조)에 상당하는 공정을 구비하고 있지 않다.
제3 기판 처리예에 따른 건조 공정(도 5의 S4)에 대해 상세하게 설명한다.
기판(W)으로서 실리콘 기판을 이용하는 경우에는, 린스액의 액막(351)에 실리콘 산화물이 석출하고 있는 일이 있다. 이 실리콘 산화물은, 기판(W)에 대한 약액 공정(도 5의 S2)에 있어서 생성되고, 그것이 건조 공정(도 5의 S4) 시까지 기판(W) 상에 잔존하고 있던 것이다.
분위기 형성 공정 T22의 개시에 앞서, 제어 장치(3)는, 대향 부재 승강 유닛(37)을 제어하여, 차단판(27)을, 퇴피 위치로부터 차단 위치까지 하강시킨다. 이것에 의해, 기판 대향면(43)과 기판(W)의 상면 사이에, 차단 공간(38)(도 17B 참조)이 형성된다.
또, 유기 용제 액체의 토출 정지 후, 제어 장치(3)는 가열 유체 밸브(213)를 연다. 이것에 의해, 기판(W)이 하면측으로부터 가열되고, 기판(W) 상의 린스액의 액막(351)이 약 70~80℃까지 승온시켜진다.
또, 제어 장치(3)는, 기판(W)의 패들 속도로의 회전을 유지하면서, 린스액 밸브(313)를 닫고, 또한 유기 용제 증기 밸브(307) 및 불화수소 증기 밸브(310)가 동시에 열려, 차단판(27)의 중앙부 토출구(33)로부터 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)를 토출한다. 이 때의 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)의 토출 유량은 소유량(예를 들어 약 5(리터/분)이다. 중앙부 토출구(33)로부터 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)를 소정 시간 토출함으로써, 차단 공간(38)이 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)로 채워진다(분위기 형성 공정 T22).
패들 린스 공정 T41의 종료로부터 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(13)을 제어하여 기판(W)의 회전 속도를 가속시킨다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는 제1 회전 속도(예를 들어 약 50 rpm)를 향해서, 기판(W)의 회전 속도를 서서히 상승시킨다. 기판(W)의 회전 속도의 상승에 수반하여, 기판(W)의 회전에 따른 원심력이 증대하고, 이것에 의해, 기판(W)의 중앙부의 유기 용제 액체가 바깥쪽으로 넓혀진다. 이것에 의해, 도 17C에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 중앙부에 있어서 린스액의 액막(351)이 부분적으로 제거되고, 그 결과, 기판(W)의 중앙부에 소직경의 원형의 액막 제거 영역(352)이 형성된다(액막 제거 영역 형성 공정 T23). 액막 제거 영역(352)의 형성은, 차단 공간(38)이, 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)로 채워진 상태로 행해진다. 즉, 린스액의 액막(351)에 있어서의 액막 제거 영역(352)과의 경계(353)(이하, 「액막 경계(353)」라고 함)의 주위의 분위기가 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)의 분위기로 유지된다.
액막 제거 영역(352)의 형성 후, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(13)를 제어하여 기판(W)의 회전 속도를 제1 회전 속도(예를 들어 약 50 rpm)로 유지한다. 이것에 의해, 액막 제거 영역(352)은 천천히 확대한다(액막 제거 영역 확대 공정 T24). 액막 제거 영역(352)의 확대에 수반하여, 도 17D에 나타내는 바와 같이, 액막 경계(353)는 직경 방향 바깥쪽으로 향하여 이동한다. 도 17E에 나타내는 바와 같이, 액막 제거 영역 확대 공정 T24에 있어서, 액막 제거 영역(352)은 기판(W)의 상면의 전역으로 확대한다. 즉, 액막 경계(353)도, 기판(W)의 상면 둘레 가장자리까지 이동한다. 액막 제거 영역(352)의 확대도, 차단 공간(38)이, 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)로 채워진 상태로 행해진다(불화수소 분위기 유지 공정). 즉, 액막 경계(353)의 주위의 분위기가 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)로 유지되면서, 액막 경계(353)가 기판(W)의 중앙부로부터 기판(W)의 상면 둘레 가장자리까지 이동한다.
액막 제거 영역 확대 공정 T24에서는, 액막 경계(353)의 이동에 수반하여, 기판(W)의 표면에 있어서 패턴(P)(도 4 참조) 간으로부터 린스액이, 기판(W)의 중앙부로부터 기판(W)의 상면 둘레 가장자리를 향해서 순서대로 제거되어 간다. 액막 경계(353)가 통과하는 패턴(P)에 작용하는 표면장력에 차이가 생기고, 이것에 의해, 패턴(P)이 벌크 부분측(즉, 기판(W)의 바깥쪽)을 향하여 순간적으로 도괴한다.
제3 기판 처리예에서는, 액막 경계(353)의 주위의 분위기가 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)로 유지되면서, 액막 경계(353)가 기판(W)의 상면 중앙부로부터 기판(W)의 상면 둘레 가장자리까지 이동한다. 액막 경계(353)의 주위의 분위기가 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)로 유지되고 있으면, 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)에 포함되는 불화수소가, 린스액의 액막(351)에 석출하고 있는 실리콘 산화물과 반응하여 H2SiF6와 물로 분해한다.
그 때문에, 액막 경계(353)의 주위의 분위기에 포함되는 불화수소가, 린스액의 액막(351)에 석출하고 있는 실리콘 산화물과 반응하고, 그 결과, 린스액의 액막(351)에 석출하고 있는 실리콘 산화물이 패턴(P)의 선단부(Pa)(도 4 참조)에 부착하지 않거나, 혹은 패턴(P)의 선단부(Pa)에 부착하고 있던 실리콘 산화물(즉, 생성물 55(도 9 참조))도 당해 패턴(P)의 선단부(Pa)로부터 제거된다.
또, 액막 제거 영역 확대 공정 T24에 있어서, 린스액의 액막(351)은 약 70~80℃로 유지되고 있다. 그 때문에, 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)에 포함되는 불화수소가 실리콘 산화물과 반응함으로써, H2SiF6의 잔사가 생성된다. 그러나, 실리콘 산화물이, 린스액의 액막(351)에 포함되는, 약 70~80℃의 액온을 가지는 린스액에 접액함으로써, 이러한 잔사의 증발이 촉진된다. H2SiF6의 융점은 약 19℃이기 때문에, 약 70~80℃의 환경 하에서는 잔사의 증발이 촉진된다. 이것에 의해, 잔사를 증발시켜 기판(W)의 표면으로부터 제거할 수 있다.
또, 제3 기판 처리예에서는, 린스액의 액막(351)에 있어서의 액막 경계(353)의 주위를, 유기 용제 증기로 유지하면서 액막 경계(353)가 기판(W)의 외주를 향해서 이동한다. 린스액의 액막(351)의 내부에 있어서의 액막 경계(353) 부근에서는, 유기 용제의 농도차에 기인하여 액막 경계(353)로부터 이반하는 방향으로 흐르는 마란고니 대류가 발생한다. 그 때문에, 액막 경계(353)의 위치에 관계없이, 린스액의 액막(351)의 내부에 있어서의 액막 경계(353) 부근에 마란고니 대류가 계속하여 발생한다.
약액 공정(도 5의 S2) 등에 의해서 제거된 파티클이, 린스액의 액막(351)에 포함되어 있는 일이 있다. 린스액의 액막(351)의 내부에 있어서의 액막 경계(353) 부근에 파티클이 포함되어 있는 경우라도, 이 파티클은, 마란고니 대류를 받아 린스액의 벌크 부분을 향하는 방향, 즉, 액막 경계(353)로부터 이반하는 방향을 향하여 이동하고, 파티클이 린스액의 액막(351)에 계속 받아들여진다.
따라서, 액막 제거 영역(352)의 확대에 수반하여, 린스액의 액막(351)의 벌크 부분에 파티클이 받아들여진 상태인 채로, 액막 경계(353)가 기판(W)의 외주를 향해서 이동한다. 그리고, 파티클은, 액막 제거 영역(352)에 출현하지 않고 린스액의 액막(351)과 함께 기판(W)의 상면으로부터 배출된다. 이것에 의해, 기판(W)의 건조 후에 있어서, 기판(W)의 상면에 파티클이 잔존하지 않는다. 그러므로, 기판(W)의 건조 시에 있어서 파티클의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
도 17F에 나타내는 바와 같이, 액막 제거 영역(352)이 기판(W)의 상면의 전역으로 확대한 후, 제어 장치(3)는 가열 유체 밸브(213)를 닫고, 기판(W)의 하면으로의 가열 유체의 토출을 정지시킨다. 또, 제어 장치(3)는 유량 조정 밸브(308, 311)의 개방도를 조정하여, 중앙부 토출구(33)로부터 토출되는 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)의 토출 유량을 대유량(예를 들어 약 150(리터/분 ))으로 상승시킨다. 또, 제어 장치(3)는 기판(W)의 회전을, 떨쳐냄 건조 속도(예를 들어 약 1500 rpm)까지 더 가속시킨다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면의 액체를 떨쳐낼 수 있고, 이것에 의해, 기판(W)의 상면을 완전하게 건조시킬 수 있다.
건조 공정(도 5의 S4)의 종료 후, 제어 장치(3)는 대향 부재 승강 유닛(37)을 제어하여, 차단판(27)을, 퇴피 위치로부터 근접 위치까지 상승시킨다. 이것에 의해, 차단 공간(38)이 소실한다. 또, 제어 장치(3)는 유기 용제 증기 밸브(307) 및 불화수소 증기 밸브(310)를 닫아, 중앙부 토출구(33)로부터의 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)의 토출을 정지시킨다. 그 후, 반송 로봇(CR)에 의해서, 기판(W)이 반출된다.
이상에 의해, 제3 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태에 관련하여 설명한 작용 효과와 동등한 작용 효과를 나타낸다.
＜회복 시험＞
다음으로, 도괴하고 있는 패턴을 회복시키기 위한 회복 시험에 대해 설명한다. 어스펙트비 AR16를 가지는 패턴이 형성된 반도체 기판을, 제1 회복 시험의 시료로서 채용했다. 2개의 시료(시료 1 및 시료 2)에 대해, 스핀 드라이 공정(도 5의 S5에 상당)을 행하고, 각 시료의 패턴을 도괴시켰다. 각 시료에 있어서의 패턴의 도괴율은 거의 공통되고 있다.
시료 1：그 후, 차단 공간(주위로부터 분위기가 대략 차단된 공간)에 시료 1을 배치하고, 시료 1을 이면측으로부터 약 120℃로 가열하면서 약 75℃의 IPA액을 시료 1의 표면에 적하하고, 그 상태로 0.5분간, 차단 공간 내의 분위기 중에 노출했다. IPA액의 적하량은 약 1(밀리리터)이었다.
시료 2：그 후, 차단 공간에 시료 2를 배치하고, 시료 2를 이면측으로부터 약 120℃로 가열하면서, 약 75℃의 IPA/불화수소산 혼합액을 시료 2의 표면에 적하하고, 그 상태로 0.5분간, 차단 공간 내의 분위기 중에 노출했다. IPA/불화수소산 혼합액의 적하량은 약 1(밀리리터)이었다. IPA/불화수소산 혼합액에 있어서의 IPA액과 불화수소산(농도 50%의 농축 불화수소산)의 혼합비는 체적비로 100：1이었다.
그 후, 차단 공간으로부터 시료 1 및 시료 2를 취출하고, 도괴하고 있는 패턴의 수를 SEM에 의한 화상을 해석하여 구했다. 시료 1의 도괴율이 10.6%로 높았던 것에 대하여, 시료 2의 도괴율은 2.5%로 낮았다.
또, 도 18A, 18B에, 시료 1 및 시료 2의, SEM에 의한 화상도를 각각 나타낸다.
이상, 본 발명의 3개의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 다른 형태로 실시할 수도 있다.
예를 들어, 도 19에 나타내는 바와 같이, 제2 및 제3 실시 형태에 있어서, 차단판(27)을 관통하는 상면 노즐(401)을 복수 마련하고, 액막 제거 영역(252, 352)의 확대에 맞추어, 불화수소 증기(HF vapor) 또는 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)를 토출하는 상면 노즐(401)을 변경시키도록 해도 된다. 상면 노즐(401)은, 기판(W)의 회전 축선(A1) 상에 위치하는 중앙 노즐(402)과, 회전 축선(A1)으로부터 이격한 위치에 배치된 복수의 주위 노즐(403)을 포함한다. 복수의 주위 노즐(403)은, 차단판(27)을 상하에 관통하는 삽입 통과 구멍(404)에 삽입되고, 그 하단에 형성된 토출구가 차단 공간(38)의 내부에 면한다. 복수의 주위 노즐(403) 및 각 주위 노즐에는, 개개에 밸브(405)를 통하여 불화수소 증기(HF vapor) 또는 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)가 공급되도록 되어 있다.
액막 제거 영역 확대 공정(도 12의 T14 또는 도 16의 T24)에 있어서는, 액막 제거 영역(252, 352)의 확대에 수반하여, 액막 경계(253, 353)가 기판(W)의 중앙부로부터 둘레 가장자리를 향해서 이동한다. 이 때, 이동하는 액막 경계(253, 353)에 공급하는데 최적인 상면 노즐(401)(즉 액막 경계(253, 353)에 가장 가까운 상면 노즐(401))만이, 불화수소 증기(HF vapor) 또는 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)를 토출하도록 해도 된다. 즉, 액막 제거 영역(252, 352)의 확대에 수반하여, 불화수소 증기(HF vapor) 또는 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)를 토출하는 상면 노즐(401)을 전환해도 된다.
또, 제1~제3 기판 처리예를, 챔버(4) 내에서 실행한다고 설명했지만, 제1~제3 기판 처리예를, 내부 공간이 주위로부터 밀폐된 밀폐 챔버의 내부에 있어서 행하도록 해도 된다. 밀폐 챔버의 내부 공간은, 본 발명에 따른 차단 공간에 상당한다.
또, 제1~제3 기판 처리예에 따른 액막 제거 영역 확대 공정(도 6의 T4, 도 12의 T14, 도 16의 T24)에 병행하여, 차단판(27)을 회전 축선(A2) 둘레에 회전시켜도 된다.
또, 제2 기판 처리예에 따른 스핀 드라이 공정 T15(도 12 참조) 및 제3 기판 처리예에 따른 스핀 드라이 공정 T25(도 16 참조)에 있어서, 스핀 드라이 공정 T15, T25의 개시로부터 미리 정해진 기간이 경과한 시점에서, 중앙부 토출구(33)로부터의 불화수소 증기(HF vapor) 또는 유기 용제/불화수소 혼합 증기(IPA/HF vapor)의 토출을 중단하고, 그 후, 주위 토출구(35)로부터의 불활성 가스를 차단 공간(38)에 공급하도록 해도 된다.
또, 제1 실시 형태에 있어서, 기판(W)의 상면에 상온의 유기 용제/불화수소산 혼합액이 공급된다고 하여 설명했지만, 약 70~80℃의 유기 용제/불화수소산 혼합액이 기판(W)의 상면에 공급되도록 되어 있어도 된다.
또, 제1 실시 형태에 있어서, 중앙부 토출구(33)로부터 유기 용제/불화수소산 혼합액을 토출함으로써, 유기 용제/불화수소산 혼합액의 기판(W)의 상면으로의 공급을 행한다고 하여 설명했지만, 기판 대향면(43)에 설치된 복수의 토출구로부터, 유기 용제 액체 및 불화수소산이 개별적으로 토출되고, 기판(W)의 상면에 있어서 유기 용제 액체와 불화수소산이 혼합되도록 되어 있어도 된다.
또, 제1 실시 형태에 있어서, 기판(W)의 상면에 형성되는 처리액의 액막으로서 유기 용제/불화수소산 혼합액을 예로 들었지만, 처리액의 액막은 불화수소산 함유액의 액막이면 충분하고, 유기 용제/불화수소산 혼합액 이외에, 불화수소산과 다른 액체(예를 들어 기능수(오존수, 수소수, 탄산수))와의 혼합액의 액막이나, 불화수소산의 액막을 예시할 수 있다.
또, 제2 실시 형태에 있어서, 기판(W)의 상면에 상온의 유기 용제 액체가 공급된다고 하여 설명했지만, 약 70~80℃의 유기 용제 액체가 기판(W)의 상면에 공급되도록 되어 있어도 된다.
또, 제1 및 제2 실시 형태에 있어서, 린스액 공급 유닛(7)이 아니라, 제3 실시 형태에 따른 린스액 공급 유닛(305)을 이용하여, 기판의 상면에 린스액을 공급하도록 해도 된다. 즉, 중앙부 토출구(33)로부터 린스액을 토출하도록 해도 된다.
또, 제1~제3 실시 형태에 있어서, 유기 용제의 일례로서 IPA를 예시했지만, 유기 용제로서 그 외에, 메탄올, 에탄올, HFE(하이드로플로로에테르), 아세톤 등을 예시할 수 있다. 또, 유기 용제로서는, 단체 성분만으로 이루어지는 경우뿐만이 아니라, 다른 성분과 혼합한 유체라도 된다. 예를 들어, IPA와 아세톤의 혼합액이어도 되고, IPA와 메탄올의 혼합 유체라도 된다.
또, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)에 있어서, 가열 유닛으로서 하면 공급 유닛(205)을 채용해도 된다. 반대로, 제2 또는 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(201, 301)에 있어서, 가열 유닛으로서 핫 플레이트(8)를 채용해도 된다.
또, 가열 유닛을 생략해도 된다. 이 경우, 제1~제3 기판 처리예에 따른 액막 제거 영역 확대 공정(도 6의 T4, 도 12의 T14, 도 16의 T24)에 있어서 처리액의 액막에 포함되는 처리액이 상온을 가지고 있어도 된다.
또, 전술의 각 실시 형태에서는, 기판 처리 장치(1, 201, 301)가 원판형상의 기판(W)을 처리하는 장치인 경우에 대해 설명했지만, 기판 처리 장치(1, 201, 301)가, 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 다각형의 기판을 처리하는 장치라도 된다.
본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명하게 하기 위해서 이용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이러한 구체예에 한정하여 해석되어야 하는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부의 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
본 출원은, 2016년 9월 12일에 일본 특허청에 제출된 특원 2016－177883호에 대응하고 있고, 이 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 삽입하는 것으로 한다.

Claims (32)

  1. 복수의 패턴이 표면에 형성된 기판을, 수평으로 유지하는 기판 유지 공정과,
    상기 기판의 상면에, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제를 포함하는 처리액을 공급하여, 당해 기판의 상면을 덮는 처리액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과,
    상기 처리액의 액막으로부터 처리액을 부분적으로 배제하여, 상기 처리액의 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과,
    상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향해서 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정과,
    상기 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여, 상기 액막 제거 영역과 상기 처리액의 액막의 경계 주위의 분위기를, 불화수소를 포함하는 증기의 분위기로 유지하는 불화수소 분위기 유지 공정을 포함하고,
    상기 불화수소 분위기 유지 공정이, 상기 복수의 패턴 중 소정의 패턴의 선단부와, 상기 복수의 패턴 중 해당 패턴에 인접하는 패턴의 선단부를 접착하는 실리콘 산화물을 제거하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서 상기 처리액의 액막에 포함되는 처리액은, 상온보다도 높은 액온(液溫)을 가지고 있는, 기판 처리 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 액막 형성 공정에 있어서 형성되는 상기 처리액의 액막은, 상온을 가지는 처리액을 포함하고,
    상기 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여 상기 처리액의 액막을 가열하는 가열 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액막 형성 공정에 의해서 형성되는 상기 처리액의 액막은, 불화수소산을 포함하는 불화수소산 함유액의 액막을 포함하고,
    상기 기판의 위쪽의 공간은 그 주위로부터 차단된 차단 공간이며,
    상기 불화수소 분위기 유지 공정은, 상기 불화수소산 함유액의 액막에 포함되는 불화수소산을 상기 차단 공간 내에서 증발시켜, 불화수소를 포함하는 증기를 상기 차단 공간에 공급하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 불화수소산 함유액의 액막은, 상기 유기 용제와 불화수소산의 혼합액의 액막을 포함하는, 기판 처리 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 위쪽의 공간은, 그 주위로부터 차단된 차단 공간이며,
    상기 불화수소 분위기 유지 공정은, 상기 처리액의 액막의 주위를 상기 불화수소 증기로 유지하도록, 불화수소를 포함하는 증기를 상기 차단 공간에 공급하는 불화수소 증기 공급 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 처리액의 상기 액막은, 상기 유기 용제의 액막인, 기판 처리 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 불화수소를 포함하는 증기는, 상기 유기 용제와 불화수소를 포함하는 증기를 포함하는, 기판 처리 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 불화수소 증기 공급 공정은, 상기 기판의 상면을 향해서, 상기 불화수소를 포함하는 증기를 분사하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  10. 복수의 패턴이 표면에 형성된 기판을, 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을, 그 중앙부를 통과하는 회전 축선 둘레로 회전시키는 회전 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 위쪽에, 그 주위로부터 차단된 차단 공간을 형성하기 위한 차단 공간 형성 유닛과,
    상기 기판의 상면에, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제와 불화수소산의 혼합액을 공급하기 위한 혼합액 공급 유닛과,
    상기 회전 유닛 및 상기 혼합액 공급 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 기판의 상면에 혼합액을 공급하여, 당해 기판의 상면을 덮는 혼합액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 혼합액의 액막으로부터 혼합액을 부분적으로 배제하여, 상기 혼합액의 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과, 상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향해서 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정과, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여, 상기 액막 제거 영역과 상기 혼합액의 액막의 경계 주위의 분위기를, 불화수소를 포함하는 증기의 분위기로 유지하는 불화수소 분위기 유지 공정을 실행하고, 상기 제어 장치는, 상기 액막 제거 영역 확대 공정을 상기 불화수소 분위기 유지 공정에 병행하여 실행하고, 상기 제어 장치는, 상기 불화수소 분위기 유지 공정에 있어서, 상기 혼합액의 액막에 포함되는 불화수소산을 상기 차단 공간 내에서 증발시켜 불화수소를 포함하는 증기를 상기 차단 공간에 공급하는 공정을 실행하고,
    상기 불화수소 분위기 유지 공정이, 상기 복수의 패턴 중 소정의 패턴의 선단부와, 상기 복수의 패턴 중 해당 패턴에 인접하는 패턴의 선단부를 접착하는 실리콘 산화물을 제거하는 공정을 포함하는, 기판 처리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서 상기 혼합액의 액막에 포함되는 혼합액은, 상온보다도 높은 액온을 가지고 있는, 기판 처리 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 액막 형성 공정에 있어서 형성되는 상기 혼합액의 액막은, 상온을 가지는 혼합액을 포함하고,
    상기 제어 장치가, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여 상기 혼합액의 액막을 가열하는 가열 공정을 더 실행하는, 기판 처리 장치.
  13. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 차단 공간 형성 유닛은, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 상면에 대향하여 배치되고, 상기 기판의 상면과의 사이에, 그 주위로부터 차단된 차단 공간을 형성하는 대향 부재를 포함하는, 기판 처리 장치.
  14. 복수의 패턴이 표면에 형성된 기판을. 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을, 그 중앙부를 통과하는 회전 축선 둘레로 회전시키는 회전 유닛과,
    상기 기판의 상면에, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제를 포함하는 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 위쪽에, 그 주위로부터 차단된 차단 공간을 형성하기 위한 차단 공간 형성 유닛과,
    상기 차단 공간에, 불화수소를 포함하는 증기를 공급하는 불화수소 증기 공급 유닛과,
    상기 회전 유닛, 상기 처리액 공급 유닛 및 불화수소 증기 공급 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 공정과, 상기 기판의 상면에 처리액을 공급하여, 당해 기판의 상면을 덮는 처리액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 처리액의 액막으로부터 처리액을 부분적으로 배제하여, 상기 처리액의 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과, 상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향해서 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정과, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여, 상기 액막 제거 영역과 상기 처리액의 액막의 경계 주위의 분위기를, 불화수소를 포함하는 증기의 분위기로 유지하는 불화수소 분위기 유지 공정을 실행하고, 상기 제어 장치는, 상기 액막 제거 영역 확대 공정을 상기 불화수소 분위기 유지 공정에 병행하여 실행하고, 상기 제어 장치는, 상기 불화수소 분위기 유지 공정에 있어서, 상기 처리액의 액막의 주위를 상기 불화수소 증기로 유지하도록, 불화수소를 포함하는 증기를 상기 차단 공간에 공급하는 불화수소 증기 공급 공정을 실행하고,
    상기 불화수소 분위기 유지 공정이, 상기 복수의 패턴 중 소정의 패턴의 선단부와, 상기 복수의 패턴 중 해당 패턴에 인접하는 패턴의 선단부를 접착하는 실리콘 산화물을 제거하는 공정을 포함하는, 기판 처리 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서 상기 처리액의 액막에 포함되는 처리액은, 상온보다도 높은 액온을 가지는 처리액을 포함하는, 기판 처리 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 액막 형성 공정에 있어서 형성되는 상기 처리액의 액막은, 상온을 가지는 처리액을 포함하고,
    상기 제어 장치가, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에 병행하여 상기 처리액의 액막을 가열하는 가열 공정을 더 실행하는, 기판 처리 장치.
  17. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
    상기 제어 장치가, 상기 불화수소 증기 공급 공정에 있어서, 상기 기판의 상면을 향해서 상기 불화수소를 포함하는 증기를 분사하는 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  18. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
    상기 차단 공간 형성 유닛은, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 상면에 대향하여 배치되고, 상기 기판의 상면과의 사이에, 그 주위로부터 차단된 차단 공간을 형성하는 대향 부재를 포함하는, 기판 처리 장치.
  19. 복수의 볼록형상의 구조체가 기립 상태로 유지된 패턴을 가지는 기판의 상면에 처리액을 공급하여, 당해 기판의 상면을 덮는 처리액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과,
    상기 처리액의 액막으로부터 처리액을 부분적으로 배제하여, 상기 처리액의 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과,
    상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향해서 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정과,
    상기 액막 제거 영역의 확대에 따라 더불어 도괴되기 시작한 서로 인접하는 구조체들을 접착하는 이물을 상기 구조체로부터 제거하는 이물 제거 공정을 포함하고,
    상기 구조체로부터 상기 이물을 제거함으로써, 도괴된 상기 구조체를 상기 기립 상태로 탄성복원시키는, 기판 처리 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 이물이, 상기 기판에 포함되는 재료를 성분으로 포함하는 이물이고,
    상기 이물 제거 공정이, 상기 이물을 분해 가능한 분해 가능 유체를 상기 이물에 공급하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 이물이, 실리콘 화합물을 포함하고,
    상기 분해 가능 유체가, 불화수소를 포함하는 불화수소 함유 유체를 포함하는, 기판 처리 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 액막 형성 공정에 의해 형성된 상기 처리액의 액막은, 불화수소산을 포함하는 불화수소산 함유액의 액막을 포함하고,
    상기 이물 제거 공정이, 상기 불화수소산 함유액의 액막에 포함되는 불화수소산을 증발시켜, 불화수소를 포함하는 증기를 상기 이물에 공급하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 불화수소산 함유액의 액막은, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제와 불화수소산의 혼합액의 액막을 포함하는, 기판 처리 방법.
  24. 청구항 21에 있어서,
    상기 이물 제거 공정이, 불화수소를 포함하는 증기를 상기 이물에 공급하는 불화수소 함유 증기 공급 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 불화수소를 포함하는 증기는, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제와 불화수소를 포함하는 증기를 포함하는, 기판 처리 방법.
  26. 청구항 24에 있어서,
    상기 불화수소 함유 증기 공급 공정이, 상기 기판의 상면을 향해, 상기 불화수소를 포함하는 증기를 분사하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  27. 청구항 19 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조체의 도괴가, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에서의, 상기 액막 제거 영역과 상기 처리액의 액막의 경계가 당해 구조체를 통과함으로써 발생하는, 기판 처리 방법
  28. 복수의 볼록형상의 구조체가 기립 상태로 유지된 패턴을 가지는 기판의 상면에 처리액을 공급하여, 당해 기판의 상면을 덮는 처리액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과,
    상기 처리액의 액막으로부터 처리액을 부분적으로 배제하여, 상기 처리액의 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과,
    상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향해서 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정을 포함하고
    상기 처리액의 액막에 포함되는 상기 처리액이, 상기 액막 제거 영역의 확대에 따라 더불어 도괴되기 시작한 서로 인접하는 구조체들을 접착하는 이물로서 상기 기판에 포함되는 재료를 성분으로 포함하는 이물을 분해 가능한 분해 가능 유체를 포함하고,
    상기 분해 가능 유체가 상기 이물을 분해하여 상기 구조체로부터 상기 이물을 제거함으로써, 도괴된 상기 구조체를 상기 기립 상태로 탄성복원시키는, 기판 처리 방법.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 이물이, 실리콘 화합물을 포함하고,
    상기 분해 가능 유체가, 불화수소를 포함하는 불화수소 함유 유체를 포함하는, 기판 처리 방법.
  30. 청구항 29에 있어서,
    상기 액막 형성 공정에 의해 형성된 상기 처리액의 액막은, 불화수소산을 포함하는 불화수소산 함유액의 액막을 포함하고,
    상기 불화수소산 함유액의 액막에 포함되는 불화수소산으로부터 증발하여 생성된 불화수소를 포함하는 증기가, 상기 이물에 공급되는, 기판 처리 방법.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 불화수소산 함유액의 액막이, 물보다도 낮은 표면장력을 가지는 유기 용제와 불화수소산의 혼합액의 액막을 포함하는, 기판 처리 방법.
  32. 청구항 28 내지 청구항 31 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조체의 도괴가, 상기 액막 제거 영역 확대 공정에서의, 상기 액막 제거 영역과 상기 처리액의 액막의 경계가 당해 구조체를 통과함으로써 발생하는, 기판 처리 방법.
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