KR102075244B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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아키라 오아토
유타 나카노
뎃페이 나카노
다카시 아키야마
유야 츠치하시
레오 다무라
아츠로 에이토쿠
도모미 이와타
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Abstract

기판 처리 방법은, 물을 함유하는 린스액을 기판의 주면에 공급하는 린스액 공급 공정과, 기판의 주면의 중앙부를 통과하는 회전 축선 둘레로 기판을 회전시키는 회전 공정과, 상기 린스액 공급 공정이 실시된 후, 상기 회전 공정에 병행하여, 기판의 주면에 유지되고 있는 액체를, 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환하기 위해 소수화제를 기판의 주면에 공급하는 소수화제 공급 공정을 포함하고, 상기 소수화제 공급 공정이, 노즐의 토출구로부터 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판의 주면을 향하여, 상기 토출구에 있어서의 레이놀즈수가 1500 이하로, 소수화제의 연속류를 토출하는 소수화제 토출 공정을 포함한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
이 발명은, 기판의 주면을 처리하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리의 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED (Field Emission Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정 표시 장치의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼나 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 기판이 예를 들어 1 장씩 처리된다. 구체적으로는, 약액이 기판에 공급됨으로써, 기판의 주면이 약액에 의해 처리된다. 그 후, 순수가 기판에 공급됨으로써, 기판에 부착되어 있는 약액이 씻어내어진다. 약액이 씻어내어진 후에는, 물보다 비점이 낮은 IPA (이소프로필알코올) 가 기판에 공급되고, 기판에 부착되어 있는 순수가 IPA 로 치환된다. 그 후, 기판이 고속 회전됨으로써, 기판에 부착되어 있는 IPA 가 기판으로부터 제거되고, 기판이 건조된다.
그러나, 이와 같은 기판 처리 방법에서는, 기판을 건조시킬 때, 기판의 주면에 형성된 패턴이 도괴되는 경우가 있다. 그 때문에, US Patent Application No.2014/065295A1 에서는, 패턴의 도괴를 방지하기 위해, 기판의 주면을 소수화시킨 후에 건조시키는 방법이 개시되어 있다.
구체적으로는, 기판의 상면을 향하여 노즐로부터 소수화제가 토출됨으로써, 기판의 상면에 소수화제가 공급되고, 기판의 상면에 당해 상면의 전역을 덮는 소수화제의 액막이 형성된다. 이로써, 기판의 상면이 소수화된다. 그 후, IPA 가 기판에 공급되고, 기판의 상면에 유지되고 있는 소수화제가 IPA 로 치환된다. 소수화제가 IPA 로 치환된 후에는, 순수가 기판에 공급됨으로써, 기판의 상면에 유지되고 있는 IPA 가 순수로 치환된다. 그 후, 기판이 고속 회전됨으로써, 기판이 건조된다.
소수화제의 토출 개시부터 기판의 상면의 전역을 소수화제로 커버리지 (기판의 상면의 전역을 덮는 액막을 형성) 할 때까지 필요로 하는 시간은 짧은 것이 바람직하다. 이것은, 스루풋 향상의 관점, 및 소수화제의 액 절약의 관점에 의한 것이다. 그리고, 소수화제의 토출 개시부터 커버리지까지의 시간을 단축시키기 위해서는, 소수화제의 토출 유량이 충분히 많은 것이 바람직하다.
그러나, 노즐로부터 소수화제를 큰 유량으로 토출하면, 토출이 흐트러질 우려가 있다. 토출이 흐트러지면, 기판의 상면에 소수화제가 착액될 때의 충격력으로 기판의 상면에 진동이 발생하고, 이 진동이 기판의 상면에 유지되고 있는 소수화제에 전달된다. 그 결과, 상면에 유지되고 있는 소수화제에 파문이 발생한다.
기판의 상면에 유지되고 있는 소수화제에 파문이 발생하면, 소수화제와 그 주위의 분위기 중의 수분의 접촉 면적이 증대된다. 소수화제는 물과 반응하기 쉬워, 분위기 중의 수분과도 반응한다. 분위기 중의 수분과의 반응에 의해, 기판의 상면에 유지되고 있는 소수화제의 소수화력이 저하된다. 그 결과, 기판의 주면 (상면) 을 양호하게 소수화 처리할 수 없는 경우가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 기판의 주면에 공급되는 소수화제의 토출의 흐트러짐을 억제 또는 방지하고, 이로써, 기판의 주면을 양호하게 소수화 처리할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
이 발명은, 물을 함유하는 린스액을 기판의 주면에 공급하는 린스액 공급 공정과, 기판의 주면의 중앙부를 통과하는 회전 축선 둘레로 기판을 회전시키는 회전 공정과, 상기 린스액 공급 공정이 실시된 후, 상기 회전 공정에 병행하여, 기판의 주면에 유지되고 있는 액체를, 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환하기 위해 소수화제를 기판의 주면에 공급하는 소수화제 공급 공정을 포함하고, 상기 소수화제 공급 공정이, 노즐의 토출구로부터 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판의 주면을 향하여, 상기 토출구에 있어서의 레이놀즈수가 1500 이하로, 소수화제의 연속류를 토출하는 소수화제 토출 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 기판의 주면에 린스액이 공급된다. 그 후, 노즐의 토출구로부터 기판의 주면을 향하여, 토출구에 있어서의 레이놀즈수가 1500 이하로, 소수화제의 연속류가 토출된다. 레이놀즈수가 1500 이하이면, 토출구로부터 토출되는 연속류상의 제 1 용제를 함유하는 소수화제가, 흐트러지지 않고 기둥상을 이룬다. 즉, 토출의 흐트러짐이 발생하지 않거나, 혹은 발생하더라도 적다. 따라서, 기판의 주면에 공급되는 소수화제의 토출의 흐트러짐을 억제 또는 방지할 수 있다. 이로써, 기판의 주면에 공급된 (주면에 유지되고 있는) 소수화제에 있어서의 파문의 발생을 억제 또는 방지할 수 있고, 그 결과, 소수화제와 분위기 중의 수분의 접촉 면적을 적게 억제하는 것이 가능하다. 그러므로, 기판의 주면을 양호하게 소수화 처리할 수 있다.
이 발명의 일 실시형태에서는, 상기 방법이, 상기 린스액 공급 공정이 실시된 후로서 상기 소수화제 공급 공정이 실시되기 전에, 기판의 주면에 유지되고 있는 액체를, 상기 제 1 용제와는 종류가 상이한 제 2 용제로 치환하기 위해 제 2 용제를 기판의 주면에 공급하는 제 2 용제 공급 공정과, 상기 제 2 용제 공급 공정이 실시된 후로서 상기 소수화제 공급 공정이 실시되기 전에, 상기 회전 공정에 병행하여, 기판의 주면에 유지되고 있는 액체를 제 1 용제로 치환하기 위해 제 1 용제를 기판의 주면에 공급하는 제 1 용제 공급 공정을 추가로 포함한다.
이 방법에 의하면, 기판의 주면에 린스액이 공급된 후, 제 1 용제와는 종류가 상이한 제 2 용제가 기판의 주면에 공급된다. 이로써, 기판으로부터 린스액이 제거된다. 또, 기판의 주면에 제 2 용제가 공급된 후, 제 1 용제가 기판의 상면에 공급된다. 이로써, 기판의 주면에 유지되고 있는 제 2 용제가 제 1 용제로 치환된다. 그리고, 제 1 용제의 공급이 실시된 후, 제 1 용제를 함유하는 소수화제가 기판의 주면에 공급된다. 이로써, 기판의 주면에 유지되고 있는 제 1 용제가, 동일한 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환된다.
제 1 용제를 함유하는 소수화제는, 동일한 제 1 용제와 친화성이 높아 치환하기 쉽다. 한편, 제 1 용제나 제 2 용제의 종류에 따라서는, 제 1 용제를 함유하는 소수화제와 제 2 용제는 잘 친화되지 않아, 치환하기 어려운 경우가 있다 (소수화제와 제 2 용제의 점도의 상이에서 기인하여, 치환하기 어려운 경우도 있다). 따라서, 상이한 종류의 제 2 용제를 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환하는 경우와 비교하여, 동일한 제 1 용제를 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환하는 편이 원활하게 치환할 수 있다. 이로써, 기판의 주면에 있어서 소수화제의 액막을 보다 용이하게 형성하는 것이 가능하다.
이 발명은, 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판을, 당해 기판의 주면의 중앙부를 통과하는 회전 축선 둘레로 회전시키는 회전 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판에, 물을 함유하는 린스액을 공급하는 린스액 공급 유닛과, 토출구를 갖는 노즐을 갖고, 상기 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판에 제 1 용제를 함유하는 소수화제를 공급하는 소수화제 공급 유닛과, 상기 회전 유닛, 상기 린스액 공급 유닛 및 상기 소수화제 공급 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치가, 상기 린스액 공급 유닛에 의해, 린스액을 기판의 주면에 공급하는 린스액 공급 공정과, 상기 회전 유닛에 의해, 기판의 주면의 중앙부를 통과하는 회전 축선 둘레로 기판을 회전시키는 회전 공정과, 상기 린스액 공급 공정이 실시된 후, 상기 회전 공정에 병행하여, 기판의 주면에 유지되고 있는 액체를 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환하기 위해, 상기 소수화제 공급 유닛에 의해 소수화제를 기판의 주면에 공급하는 소수화제 공급 공정을 실행하고, 상기 소수화제 공급 공정에 있어서, 상기 제어 장치가, 노즐의 토출구로부터 상기 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판의 주면을 향하여, 상기 토출구에 있어서의 레이놀즈수가 1500 이하로, 소수화제의 연속류를 토출하는 소수화제 토출 공정을 실행하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 기판의 주면에 린스액이 공급된다. 그 후, 노즐의 토출구로부터 기판의 주면을 향하여, 토출구에 있어서의 레이놀즈수가 1500 이하로, 소수화제의 연속류가 토출된다. 레이놀즈수가 1500 이하이면, 토출구로부터 토출되는 연속류상의 제 1 용제를 함유하는 소수화제가, 흐트러지지 않고 기둥상을 이룬다. 즉, 토출의 흐트러짐이 발생하지 않거나, 혹은 발생하더라도 적다. 따라서, 기판의 주면에 공급되는 소수화제의 토출의 흐트러짐을 억제 또는 방지할 수 있다. 이로써, 기판의 주면에 공급된 (주면에 유지되고 있는) 소수화제에 있어서의 파문의 발생을 억제 또는 방지할 수 있고, 그 결과, 소수화제와 분위기 중의 수분의 접촉 면적을 적게 억제하는 것이 가능하다. 그러므로, 기판의 주면을 양호하게 소수화 처리할 수 있다.
이 발명의 일 실시형태에서는, 상기 장치가 상기 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판에 상기 제 1 용제와는 종류가 상이한 제 2 용제를 공급하는 제 2 용제 공급 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판에 제 1 용제를 공급하는 제 1 용제 공급 유닛을 추가로 포함한다. 이 경우, 상기 제어 장치가, 상기 제 1 용제 공급 유닛 및 상기 제 2 용제 공급 유닛을 추가로 제어한다. 이 경우, 상기 제어 장치가, 상기 린스액 공급 공정이 실시된 후로서 상기 소수화제 공급 공정이 실시되기 전에, 기판의 주면에 유지되고 있는 액체를 제 2 용제로 치환하기 위해, 상기 제 2 용제 공급 유닛에 의해 제 2 용제를 기판의 주면에 공급하는 제 2 용제 공급 공정과, 상기 제 2 용제 공급 공정이 실시된 후로서 상기 소수화제 공급 공정이 실시되기 전에, 상기 회전 공정에 병행하여, 기판의 주면에 유지되고 있는 액체를 제 1 용제로 치환하기 위해, 상기 제 1 용제 공급 유닛에 의해 제 1 용제를 기판의 주면에 공급하는 제 1 용제 공급 공정을 추가로 실행한다.
이 구성에 의하면, 기판의 주면에 린스액이 공급된 후, 제 1 용제와는 종류가 상이한 제 2 용제가 기판의 주면에 공급된다. 이로써, 기판으로부터 린스액이 제거된다. 또, 기판의 주면에 제 2 용제가 공급된 후, 기판의 주면에 소수화제가 공급되기 전에, 제 1 용제가 기판의 상면에 공급된다. 이로써, 기판의 주면에 유지되고 있는 제 2 용제가 제 1 용제로 치환된다. 그리고, 제 1 용제의 공급이 실시된 후, 제 1 용제를 함유하는 소수화제가 기판의 주면에 공급된다. 이로써, 기판의 주면에 유지되고 있는 제 1 용제가, 동일한 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환된다.
제 1 용제를 함유하는 소수화제는, 동일한 제 1 용제와 친화성이 높아 치환하기 쉽다. 한편, 제 2 용제의 종류에 따라서는, 제 1 용제를 함유하는 소수화제와 제 2 용제는 잘 친화되지 않아, 치환하기 어려운 경우가 있다 (소수화제와 제 2 용제의 점도의 상이에서 기인하여, 치환하기 어려운 경우도 있다). 따라서, 상이한 종류의 제 2 용제를 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환하는 경우와 비교하여, 동일한 제 1 용제를 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환하는 편이 원활하게 치환할 수 있다. 이로써, 기판의 주면에 있어서 소수화제의 액막을 보다 용이하게 형성하는 것이 가능하다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하며 다음으로 서술하는 실시형태의 설명에 의해 분명해진다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치를 수평 방향으로 본 도면이다.
도 2 는 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3 은 상기 기판 처리 장치의 처리 대상의 기판의 표면을 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 4 는 상기 기판 처리 장치에 의한 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5 는 IPA 공급 공정이 실시되고 있을 때의 기판을 수평하게 본 모식도이다.
도 6 은 제 1 용제 공급 공정이 실시되고 있을 때의 기판을 수평하게 본 모식도이다.
도 7 은 소수화제 공급 공정이 실시되고 있을 때의 기판을 수평하게 본 모식도이다.
도 8 은 소수화제 공급 공정에 있어서, 토출구에 있어서의 레이놀즈수가 1500 을 초과하였을 때의 기판의 상태를 나타내는 사시도이다.
도 9 는 소수화제 공급 공정에 있어서, 토출구에 있어서의 레이놀즈수가 1500 이하일 때의 기판의 상태를 나타내는 사시도이다.
도 10 은 제 1 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 11 은 제 1 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 12 는 제 2 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 13 은 비교예에 관련된 소수화제 공급 공정에 있어서의 기판의 상태를 나타내는 사시도이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 를 수평 방향으로 본 도면이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 처리액 (약액이나 린스액 등) 을 사용하여 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판 (W) 을 1 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 기판 (W) 을 수평하게 유지하면서 기판 (W) 의 중앙부를 통과하는 연직의 회전 축선 (A1) 둘레로 기판 (W) 을 회전시키는 스핀 척 (기판 유지 유닛) (2) 과, 스핀 척 (2) 에 유지되고 있는 기판 (W) 에 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛과, 스핀 척 (2) 의 상방에 배치된 차단판 (3) 을 포함한다.
스핀 척 (2) 은, 수평한 자세로 유지된 원판상의 스핀 베이스 (4) 와, 스핀 베이스 (4) 의 상방에서 기판 (W) 을 수평한 자세로 유지하는 복수의 협지 핀 (5) 과, 스핀 베이스 (4) 의 중앙부로부터 하방으로 연장되는 스핀축 (6) 과, 스핀축 (6) 을 회전시킴으로써 기판 (W) 및 스핀 베이스 (4) 를 회전 축선 (A1) 둘레로 회전시키는 스핀 모터 (회전 유닛) (7) 를 포함한다. 스핀 척 (2) 은, 복수의 협지 핀 (5) 을 기판 (W) 의 둘레 단면 (端面) 에 접촉시키는 협지식의 척에 한정되지 않고, 비디바이스 형성면인 기판 (W) 의 이면 (하면) 을 스핀 베이스 (4) 의 상면에 흡착시킴으로써 기판 (W) 을 수평하게 유지하는 배큠식의 척이어도 된다.
처리액 공급 유닛은, 스핀 척 (2) 에 유지되고 있는 기판 (W) 에 약액을 공급하는 약액 공급 유닛 (13) 을 포함한다. 약액 공급 유닛 (13) 은, 스핀 척 (2) 에 유지되고 있는 기판 (W) 의 상면을 향하여 약액을 하방으로 토출하는 약액 노즐 (14) 과, 약액 공급원으로부터의 약액을 약액 노즐 (14) 에 유도하는 약액 배관 (15) 과, 약액 배관 (15) 을 개폐하는 약액 밸브 (16) 를 포함한다. 약액은, 예를 들어, 황산, 아세트산, 질산, 염산, 불산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산 (예를 들어 시트르산, 옥살산 등), 유기 알칼리 (예를 들어, TMAH : 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 등), 및 계면 활성제, 부식 방지제 중 적어도 1 개를 함유하는 액이어도 된다. 약액 밸브 (16) 가 개방되면, 약액 배관 (15) 으로부터 약액 노즐 (14) 에 약액이 공급된다. 약액 밸브 (16) 가 폐쇄되면, 약액 배관 (15) 에서 약액 노즐 (14) 로의 약액의 공급이 정지된다. 약액 노즐 (14) 을 이동시킴으로써, 기판 (W) 의 상면에 대한 약액의 착액 위치를 기판 (W) 의 상면의 중앙부와 그 이외의 부분 (예를 들어 둘레 가장자리부) 사이에서 이동시키는 약액 노즐 이동 장치를 구비하고 있어도 된다.
처리액 공급 유닛은, 스핀 척 (2) 에 유지되고 있는 기판 (W) 에 린스액을 공급하는 린스액 공급 유닛 (51) 을 포함한다. 린스액 공급 유닛 (51) 은, 스핀 척 (2) 에 유지되고 있는 기판 (W) 의 상면을 향하여 린스액을 하방으로 토출하는 린스액 노즐 (8) 과, 린스액 공급원으로부터의 린스액을 린스액 노즐 (8) 에 유도하는 린스액 배관 (9) 과, 린스액 배관 (9) 을 개폐하는 린스액 밸브 (10) 를 포함한다. 린스액은, 예를 들어, 순수 (탈이온수 : Deionized water) 이다. 린스액 밸브 (10) 가 개방되면, 린스액 배관 (9) 으로부터 린스액 노즐 (8) 에 린스액이 공급된다. 린스액 밸브 (10) 가 폐쇄되면, 린스액 배관 (9) 에서 린스액 노즐 (8) 로의 린스액의 공급이 정지된다. 린스액은, 순수에 한정되지 않고, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도 (예를 들어, 10 ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수 중 어느 것이어도 된다. 린스액 노즐 (8) 을 이동시킴으로써, 기판 (W) 의 상면에 대한 린스액의 착액 위치를 기판 (W) 의 상면의 중앙부와 그 이외의 부분 (예를 들어 둘레 가장자리부) 사이에서 이동시키는 린스액 노즐 이동 장치를 구비하고 있어도 된다.
차단판 (3) 은, 예를 들어, 원판상이다. 차단판 (3) 의 직경은, 예를 들어, 기판 (W) 의 직경과 대략 동일하거나, 또는 기판 (W) 의 직경보다 약간 크다. 차단판 (3) 은, 차단판 (3) 의 하면이 수평이 되도록 배치되어 있다. 또한, 차단판 (3) 은, 차단판 (3) 의 중심 축선이 스핀 척 (2) 의 회전 축선 상에 위치하도록 배치되어 있다. 차단판 (3) 의 하면은, 스핀 척 (2) 에 유지된 기판 (W) 의 상면에 대향하고 있다. 차단판 (3) 은, 수평한 자세로 지지축 (11) 의 하단에 연결되어 있다. 차단판 (3) 및 지지축 (11) 은, 차단판 승강 유닛 (12) 에 의해, 연직 방향으로 승강된다. 차단판 승강 유닛 (12) 은, 차단판 (3) 의 하면이 스핀 척 (2) 에 유지된 기판 (W) 의 상면에 근접하는 처리 위치 (도 1 에 나타내는 위치) 와, 처리 위치의 상방에 형성된 퇴피 위치 (도시 생략) 사이에서 차단판 (3) 을 승강시킨다.
처리액 공급 유닛은, 중심축 노즐 (노즐) (17) 과, 소수화제 공급원으로부터의 액체의 소수화제를 중심축 노즐 (17) 에 유도하는 소수화제 배관 (18) 과, 소수화제 배관 (18) 을 개폐하는 소수화제 밸브 (19) 와, 소수화제 배관 (18) 내의 액체의 유량을 조정하는 제 1 유량 조정 밸브 (20) 와, 제 1 용제의 공급원으로부터의 액체의 제 1 용제를 중심축 노즐 (17) 에 유도하는 제 1 용제 배관 (21) 과, 제 1 용제 배관 (21) 을 개폐하는 제 1 용제 밸브 (22) 와, 제 1 용제 배관 (21) 내의 액체의 유량을 조정하는 제 2 유량 조정 밸브 (23) 와, IPA 공급원으로부터의 액체의 IPA 를 중심축 노즐 (17) 에 유도하는 제 2 용제 배관 (24) 과, 제 2 용제 배관 (24) 을 개폐하는 제 2 용제 밸브 (25) 를 포함한다. 도시는 하지 않지만, 제 1 유량 조정 밸브 (20) 및 제 2 유량 조정 밸브 (23) 는, 밸브 시트가 내부에 형성된 밸브 보디와, 밸브 시트를 개폐하는 밸브체와, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 포함한다.
중심축 노즐 (17) 은, 차단판 (3) 의 중심 축선을 따라 배치되어 있다. 중심축 노즐 (17) 은, 지지축 (11) 의 내부에서 상하로 연장되어 있다. 중심축 노즐 (17) 은, 차단판 (3) 및 지지축 (11) 과 함께 승강한다.
중심축 노즐 (17) 에 공급된 처리액은, 중심축 노즐 (17) 의 하단에 형성된 토출구 (17a) 로부터 하방으로 토출된다. 그리고, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 중심축 노즐 (17) 로부터 토출된 처리액은, 차단판 (3) 의 중앙부를 상하로 관통하는 관통공 (도시 생략) 을 통과하여, 차단판 (3) 의 하면 중앙부로부터 하방으로 토출된다. 이로써, 스핀 척 (2) 에 유지된 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 처리액이 공급된다.
제 1 용제 밸브 (22) 및 제 2 용제 밸브 (25) 를 폐쇄하면서 소수화제 밸브 (19) 를 개방함으로써, 중심축 노즐 (17) 의 토출구 (17a) 로부터 소수화제가 토출된다. 또, 소수화제 밸브 (19) 및 제 2 용제 밸브 (25) 를 폐쇄하면서 제 1 용제 밸브 (22) 를 개방함으로써, 중심축 노즐 (17) 의 토출구 (17a) 로부터 제 1 용제가 토출된다. 또, 소수화제 밸브 (19) 및 제 1 용제 밸브 (22) 를 폐쇄하면서 제 2 용제 밸브 (25) 를 개방함으로써, 중심축 노즐 (17) 의 토출구 (17a) 로부터 제 2 용제가 토출된다.
소수화제 공급 유닛 (52) 은, 중심축 노즐 (17) 과, 소수화제 배관 (18) 과, 소수화제 밸브 (19) 와, 제 1 유량 조정 밸브 (20) 를 포함한다.
소수화제는, 금속을 소수화시키는 메탈계의 소수화제이다. 소수화제는, 배위성이 높은 소수화제이다. 즉, 소수화제는, 주로 배위 결합에 의해 금속을 소수화시키는 용제이다. 소수화제는, 예를 들어, 소수기를 갖는 아민, 및 유기 실리콘 화합물 중 적어도 하나를 함유한다. 소수화제는, 실리콘계의 소수화제여도 되고, 메탈계의 소수화제여도 된다.
실리콘계의 소수화제는, 실리콘 (Si) 자체 및 실리콘을 함유하는 화합물을 소수화시키는 소수화제이다. 실리콘계 소수화제는, 예를 들어, 실란 커플링제이다. 실란 커플링제는, 예를 들어, HMDS (헥사메틸디실라잔), TMS (테트라메틸실란), 불소화알킬클로로실란, 알킬디실라잔, 및 비클로로계 소수화제 중 적어도 하나를 함유한다. 비클로로계 소수화제는, 예를 들어, 디메틸실릴디메틸아민, 디메틸실릴디에틸아민, 헥사메틸디실라잔, 테트라메틸디실라잔, 비스(디메틸아미노)디메틸실란, N,N-디메틸아미노트리메틸실란, N-(트리메틸실릴)디메틸아민 및 오르가노실란 화합물 중 적어도 하나를 함유한다.
메탈계의 소수화제는, 예를 들어 높은 배위성을 갖고, 주로 배위 결합에 의해 금속을 소수화시키는 용제이다. 이 소수화제는, 예를 들어, 소수기를 갖는 아민, 및 유기 실리콘 화합물 중 적어도 하나를 함유한다.
보다 구체적으로는, 소수화제로서, 예를 들어, OSRA-A004, OSRA-7801, PK-HP-S, PK-HUS 등을 예시할 수 있다.
소수화제는, 제 1 용제를 용매로 하고, 일정 농도를 갖고 있다. 소수화제 공급원은, 소수화제의 원액 (100 ％ 의 소수화제) 과 제 1 용제를 일정 비율로 혼합함으로써, 일정 농도의 소수화제를 유지하고 있다.
제 1 용제 공급 유닛 (53) 은, 중심축 노즐 (17) 과, 제 1 용제 배관 (21) 과, 제 1 용제 밸브 (22) 와, 제 2 유량 조정 밸브 (23) 를 포함한다. 제 1 용제는, 수산기를 함유하지 않는 용제이다. 즉, 제 1 용제는, 수산기를 함유하지 않는 화합물로 이루어지는 용제이다. 제 1 용제는, 소수화제를 용해 가능하다. 제 1 용제는, 물을 함유하지 않고, 물보다 표면 장력이 낮은 것이 바람직하다. 제 1 용제는, 케톤류의 용제 또는 에테르류의 용제이다. 제 1 용제의 구체예로는, PGMEA (프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트) 나 아세톤을 들 수 있다. 케톤류 또는 에테르류의 용제는, 소수화제의 원액의 용해도가 높아, 소수화제의 원액을 케톤류 또는 에테르류의 용제에 혼합하면, 소수화제는 케톤류 또는 에테르류의 용제에 충분히 분산된다.
제 2 용제 공급 유닛 (54) 은, 중심축 노즐 (17) 과, 제 2 용제 배관 (24) 과, 제 2 용제 밸브 (25) 를 포함한다. 제 2 용제는, 물보다 표면 장력이 낮은 용제이다. 제 2 용제는, 물을 함유하고 있어도 된다. 제 2 용제는, 제 1 용제보다 물에 대한 용해도 (즉, 수용성) 가 높다. 제 1 용제는, 제 2 용제를 용해 가능하다. 제 2 용제의 구체예로는, 알코올이나, 불소계 용제와 알코올의 혼합액을 들 수 있다. 알코올은, 예를 들어, 메틸알코올, 에탄올, 프로필알코올, 및 IPA 중 적어도 하나를 포함한다. 불소계 용제는, 예를 들어, HFE (하이드로플루오로에테르), HFC (하이드로플루오로카본) 중 적어도 하나를 포함한다. 이하의 설명에서는, 제 2 용제가 IPA 인 경우를 예로 든다.
도 2 는 기판 처리 장치 (1) 의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
기판 처리 장치 (1) 는, 제어 장치 (26) 를 구비하고 있다. 제어 장치 (26) 는 CPU 등의 연산 유닛, 고정 메모리 디바이스, 하드 디스크 드라이브 등의 기억 유닛, 및 입출력 유닛을 갖고 있다. 기억 유닛에는, 연산 유닛이 실행하는 프로그램이 기억되어 있다.
제어 장치 (26) 에는, 제어 대상으로서, 스핀 모터 (7), 차단판 승강 유닛 (12) 등이 접속되어 있다. 또, 제어 장치 (26) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 스핀 모터 (7), 차단판 승강 유닛 (12) 등의 동작을 제어한다. 또, 제어 장치 (26) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 린스액 밸브 (10), 약액 밸브 (16), 소수화제 밸브 (19), 제 1 용제 밸브 (22), 제 2 용제 밸브 (25) 등을 개폐한다. 또, 제어 장치 (26) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 제 1 유량 조정 밸브 (20) 및 제 2 유량 조정 밸브 (23) 등의 개도를 조정한다.
이하에서는, 디바이스 형성면인 표면에 패턴이 형성된 기판 (W) 을 처리하는 경우에 대해 설명한다.
도 3 은 기판 처리 장치 (1) 의 처리 대상의 기판 (W) 의 표면을 확대하여 나타내는 단면도이다. 처리 대상의 기판 (W) 은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼이고, 그 패턴 형성면인 표면 (상면 (32)) 에 패턴 (P) 이 형성되어 있다. 패턴 (P) 은, 예를 들어 미세 패턴이다. 패턴 (P) 은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 볼록 형상 (기둥상) 을 갖는 구조체 (31) 가 행렬상으로 배치된 것이어도 된다. 이 경우, 구조체 (31) 의 선폭 (W1) 은 예를 들어 10 ㎚ ∼ 45 ㎚ 정도로, 패턴 (P) 의 간극 (W2) 은 예를 들어 10 ㎚ ∼ 수 ㎛ 정도로 각각 형성되어 있다. 패턴 (P) 의 막두께 (T) 는, 예를 들어, 1 ㎛ 정도이다. 또, 패턴 (P) 은, 예를 들어, 애스펙트비 (선폭 (W1) 에 대한 막두께 (T) 의 비) 가, 예를 들어, 5 ∼ 500 정도여도 된다 (전형적으로는, 5 ∼ 50 정도이다).
또, 패턴 (P) 은, 미세한 트렌치에 의해 형성된 라인상의 패턴이 반복하여 나열되는 것이어도 된다. 또, 패턴 (P) 은, 박막에 복수의 미세공 (보이드 (void) 또는 포어 (pore)) 을 형성함으로써 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 (SiO2 막) 이나 실리콘 질화막 (SiN 막) 이어도 된다. 또, 도체막은, 저저항화를 위한 불순물을 도입한 아모르퍼스 실리콘막이어도 되고, 금속막 (예를 들어 금속 배선막) 이어도 된다.
또, 패턴 (P) 은 친수성 막이어도 된다. 친수성 막으로서, TEOS 막 (실리콘 산화막의 일종) 을 예시할 수 있다.
도 4 는 기판 처리 장치 (1) 에 의한 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1 ∼ 도 4 를 참조하면서, 제 1 기판 처리예에 대해 설명한다. 도 5 ∼ 도 9 에 대해서는 적절히 참조한다.
미처리의 기판 (W) 은, 도시되지 않은 반송 로봇에 의해 반송되어 챔버에 반입되고, 챔버 내에 수용되어 있는 스핀 척 (2) 에, 디바이스 형성면인 표면을 예를 들어 위로 향한 상태로 수수되고, 스핀 척 (2) 에 기판 (W) 이 유지된다 (도 4 의 S1 : 기판 반입). 기판 (W) 의 반입에 앞서, 차단판 (3) 은, 퇴피 위치로 퇴피되어 있다.
그 후, 제어 장치 (26) 는, 스핀 모터 (7) 에 의해 기판 (W) 의 회전을 개시시킨다 (도 4 의 스텝 S2 : 회전 공정). 기판 (W) 은 미리 정한 액 처리 속도 (300 ∼ 1500 rpm 의 범위 내로서, 예를 들어 500 rpm) 까지 상승되고, 그 액 처리 속도로 유지된다.
기판 (W) 의 회전이 액 처리 속도에 도달하면, 제어 장치 (26) 는, 기판 (W) 의 표면에 약액을 공급하는 약액 공정 (도 4 의 스텝 S3) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (26) 는 약액 밸브 (16) 를 개방한다. 그것에 의해, 회전 상태의 기판 (W) 의 상면을 향하여, 약액 노즐 (14) 로부터 약액이 공급된다. 공급된 약액은 원심력에 의해 기판 (W) 의 상면의 전역에 널리 퍼지고, 기판 (W) 에 약액을 사용한 약액 처리가 실시된다. 약액의 토출 개시로부터 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치 (26) 는, 약액 밸브 (16) 를 폐쇄하여, 약액 노즐 (14) 로부터의 약액의 토출을 정지시킨다. 이로써, 약액 공정 (S3) 이 종료된다.
이어서, 제어 장치 (26) 는, 기판 (W) 상의 약액을 린스액으로 치환하여 기판 (W) 상으로부터 약액을 배제하기 위한 린스 공정 (도 4 의 스텝 S4) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (26) 는, 린스액 밸브 (10) 를 개방한다. 그것에 의해, 회전 상태의 기판 (W) 의 상면을 향하여, 린스액 노즐 (8) 로부터 린스액이 토출된다. 토출된 린스액은 원심력에 의해 기판 (W) 의 상면의 전역에 널리 퍼진다. 이 린스액에 의해, 기판 (W) 상에 부착되어 있는 약액이 씻어내어진다.
이어서, 기판 (W) 의 상면에 IPA 를 공급하는 IPA 공급 공정 (제 2 용제 공급 공정) 이 실시된다 (도 4 의 스텝 S5). 구체적으로는, 제어 장치 (26) 는, 차단판 (3) 을 하강시켜 처리 위치에 위치시키고, 또한, 스핀 척 (2) 에 의해 기판 (W) 을 회전시키면서, 제 2 용제 밸브 (25) 를 개방하여, 중심축 노즐 (17) 로부터 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 향하여 IPA 를 토출시킨다. 기판의 상면의 중앙부에 착액된 IPA 는, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아, 기판의 상면의 둘레 가장자리부를 향하여 흐른다. 이로써, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면에, 기판 (W) 의 상면의 전역을 덮는 IPA 의 액막 (41) 이 형성된다 (기판 (W) 의 상면이 IPA 로 커버리지된다 ; 제 2 용제 액막 형성 공정). 이로써, 기판 (W) 에 유지되고 있던 린스액이 IPA 로 치환된다. IPA 의 토출 개시로부터 소정 기간이 경과하면, 제어 장치 (26) 는, 제 2 용제 밸브 (25) 를 폐쇄하여 IPA 의 토출을 정지시킨다. IPA 공급 공정이 실시됨으로써, 기판 (W) 으로부터 물이 제거된다.
이어서, 제 1 용제 (예를 들어 PGMEA 등) 를 기판 (W) 의 상면에 공급하는 제 1 용제 공급 공정이 실시된다 (도 4 의 스텝 S6). 구체적으로는, 제어 장치 (26) 는, 차단판 (3) 을 처리 위치에 위치시키고, 또한, 스핀 척 (2) 에 의해 기판 (W) 을 회전시키면서, 제 1 용제 밸브 (22) 를 개방하여, 중심축 노즐 (17) 의 토출구 (17a) 로부터 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 향하여 제 1 용제를 토출시킨다. 기판의 상면의 중앙부에 착액된 제 1 용제는, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아, 기판의 상면의 둘레 가장자리부를 향하여 흐른다. 그리고, 기판 (W) 에 유지되고 있던 액막 (41) 에 함유되어 있는 IPA 가 제 1 용제로 치환된다 (제 1 용제 공급 공정). 이로써, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면에, 기판 (W) 의 상면의 전역을 덮는 제 1 용제의 액막 (42) 이 형성된다 (기판 (W) 의 상면이 제 1 용제로 커버리지된다 ; 제 1 용제 액막 형성 공정). 그리고, 제 1 용제의 토출 개시로부터 소정 기간이 경과하면, 제어 장치 (26) 는, 제 1 용제 밸브 (22) 를 폐쇄하여 제 1 용제의 토출을 정지시킨다.
이어서, 액체의 소수화제를 기판 (W) 의 상면에 공급하는 소수화제 공급 공정이 실시된다 (도 4 의 스텝 S7). 구체적으로는, 제어 장치 (26) 는, 차단판 (3) 을 처리 위치에 위치시키고, 또한, 스핀 척 (2) 에 의해 기판 (W) 을 회전시키면서, 소수화제 밸브 (19) 를 개방하여, 중심축 노즐 (17) 의 토출구 (17a) 로부터 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 향하여 소수화제 (즉, 제 1 용제를 용매로 하는 소수화제) 를 토출시킨다.
기판 (W) 의 상면의 중앙부에 착액된 소수화제는, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아, 기판의 상면의 둘레 가장자리부를 향하여 흐른다. 그리고, 기판 (W) 에 유지되고 있던 액막 (42) 에 함유되어 있는 제 1 용제가 소수화제로 치환된다 (소수화제 공급 공정). 이로써, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면에, 기판 (W) 의 상면의 전역을 덮는 소수화제의 액막 (43) 이 형성된다 (기판 (W) 의 상면이 소수화제로 커버리지된다 ; 소수화제 액막 형성 공정).
제 1 용제를 함유하는 소수화제는, 동일한 제 1 용제와 친화성이 높아 치환하기 쉽다. 한편, 제 1 용제의 종류에 따라서는, 제 1 용제를 함유하는 소수화제와 IPA 는 잘 친화되지 않아, 치환하기 어려운 경우가 있다.
PGMEA 와 IPA 는 원래 친화성이 낮다. 그것에 추가하여, 양자의 점도의 상이도 문제가 된다. 구체적으로는, 소수화제로는 PGMEA 를 사용하는 경우, 그 점도는 예를 들어 약 1 cp 이다. 한편, IPA 의 점도는 약 2.4 cp 이다. 점도가 높은 IPA 의 액막 (41) 을 점도가 낮은 PGMEA 로 치환하는 것은 시간을 필요로 한다. 그 때문에, 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 IPA 를 치환하는 경우와 비교하여, 동일한 제 1 용제를 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환하는 편이 원활하게 치환할 수 있다. 따라서, IPA 공급 공정 (S5) 과 소수화제 공급 공정 (S7) 사이에 제 1 용제 공급 공정 (S6) 을 개재시킴으로써, IPA 공급 공정 (S5) 에서 소수화제 공급 공정 (S7) 으로 직접 이행하는 경우와 비교하여, 기판 (W) 의 상면의 전역을 덮는 소수화제의 액막 (43) 을 단시간에 형성할 수 있다 (즉, 기판 (W) 의 상면의 전역을 소수화제로 커버리지할 때까지 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있다). 소수화제의 소비량을 가능한 한 저감시키는 것이 요망되고 있다. 기판 (W) 의 상면의 전역을 소수화제로 커버리지할 때까지 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있으므로, 매우 고가인 소수화제 (특히 소수화제의 원액) 의 소비량의 저감을 도모할 수 있다.
기판 (W) 의 상면에 소수화제의 액막 (43) 이 형성됨으로써, 소수화제가 패턴 (P) 의 안쪽 깊게까지 들어가, 기판 (W) 의 상면이 소수화된다 (소수화 처리).
소수화제 공급 공정 (S7) 에 있어서, 중심축 노즐 (17) 의 토출구 (17a) 로부터 기판 (W) 의 상면을 향하여, 토출구 (17a) 에 있어서의 레이놀즈수가 1500 이하의 소정의 값으로, 소수화제의 연속류가 계속해서 토출된다. 구체적으로는, 제어 장치 (26) 는, 토출구 (17a) 로부터의 소수화제의 토출에 앞서, 토출구 (17a) 에 있어서의 레이놀즈수가 1500 이하의 소정의 값이 되도록, 제 1 유량 조정 밸브 (20) 의 개도를 조정한다.
토출구 (17a) 에 있어서의 레이놀즈수가 1500 을 초과하면 (즉, 토출구 (17a) 로부터의 토출 유량이 많아지면), 도 8 에 나타내는 바와 같이, 토출구 (17a) 로부터 토출되는 연속류상의 소수화제가 흐트러진다. 토출이 흐트러지면, 기판 (W) 의 상면에 소수화제가 착액될 때의 충격력으로 기판 (W) 의 상면에 진동이 발생하고, 이 진동이 기판 (W) 의 상면에 유지되고 있는 소수화제 (즉, 소수화제의 액막 (43)) 에 전달된다. 그 결과, 도 8 에 나타내는 바와 같이 기판 (W) 의 상면에 유지되고 있는 소수화제에 파문 (44) 이 발생한다.
기판 (W) 의 상면에 유지되고 있는 소수화제 (즉, 소수화제의 액막 (43)) 에 파문 (44) 이 발생하면, 소수화제와 그 주위의 분위기 중의 수분의 접촉 면적이 증대된다. 소수화제는 물과 반응하기 쉬워, 분위기 중의 수분과도 반응한다. 분위기 중의 수분과의 반응에 의해, 기판 (W) 의 상면에 유지되고 있는 소수화제의 소수화력이 저하된다. 그 결과, 기판 (W) 의 상면을 양호하게 소수화 처리할 수 없는 경우가 있다.
또한, 소수화제와 수분의 반응에 의해 파티클이 발생할 우려가 있다. 이 관점에서도, 소수화제와 분위기 중의 수분의 접촉 면적이 적은 것이 바람직하다.
이것에 대하여, 소수화제 공급 공정 (S7) 에 있어서, 토출구 (17a) 에 있어서의 레이놀즈수가 1500 이하이므로, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 토출구 (17a) 로부터 토출되는 연속류상의 소수화제가 흐트러지지 않고 기둥상을 이룬다. 즉, 토출의 흐트러짐이 발생하지 않거나, 혹은 발생하더라도 적다. 따라서, 기판 (W) 의 상면에 공급되는 소수화제의 토출의 흐트러짐을 억제 또는 방지할 수 있다. 이로써, 기판 (W) 의 상면에 공급된 (상면에 유지되고 있는) 소수화제에 있어서의 파문 (44) (도 8 참조) 의 발생을 억제 또는 방지할 수 있고, 그 결과, 소수화제와 분위기 중의 수분의 접촉 면적을 적게 억제하는 것이 가능하다. 그러므로, 기판 (W) 의 상면을 양호하게 소수화 처리할 수 있고, 또한 파티클의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 소수화제 공급 공정 (S7) 에 있어서, 토출구 (17a) 에 있어서의 레이놀즈수가 450 이상이고 또한 1500 이하의 소정의 값인 것이 더욱 바람직하다. 토출구 (17a) 에 있어서의 레이놀즈수가 450 이상이므로, 토출구 (17a) 로부터의 소수화제의 토출 유량이 충분히 많다 (결코 적지는 않다). 그 때문에, 소수화제의 토출 개시부터 커버리지까지의 시간을 단축시킬 수 있다.
반대로 말하면, 소수화제 공급 공정 (S7) 에 있어서, 토출구 (17a) 에 있어서의 레이놀즈수가 450 미만이면, 토출구 (17a) 로부터의 소수화제의 토출 유량이 지나치게 적고, 그 결과, 기판 (W) 의 상면의 전역을 소수화제로 커버리지할 수 없거나, 혹은 커버리지할 수 있다고 하더라도, 그 커버리지에 매우 장시간을 필요로 하여, 스루풋이 악화될 우려가 있다. 또한, 토출 유량이 적다고 해도, 커버리지에 매우 장시간을 필요로 하여 토출 기간이 연장되는 결과, 처리 전체에 있어서의 소수화제의 소비량이 증대될 우려도 있다. 소수화 처리가 소정 시간에 걸쳐서 실시되면, 제어 장치 (26) 는, 소수화제 밸브 (19) 를 폐쇄하여 중심축 노즐 (17) 로부터의 소수화제의 토출을 정지시킨다.
이어서, 건조제로서의 IPA 를 기판 (W) 의 상면에 공급하는 IPA 공급 공정이 실시된다 (도 4 의 스텝 S8). 구체적으로는, 제어 장치 (26) 는, 차단판 (3) 을 하강시켜 처리 위치에 위치시키고, 또한, 스핀 척 (2) 에 의해 기판 (W) 을 회전시키면서, 제 2 용제 밸브 (25) 를 개방하여, 중심축 노즐 (17) 로부터 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 향하여 IPA 를 토출시킨다. 이로써, 중심축 노즐 (17) 로부터 토출된 IPA 가 기판 (W) 의 상면 전역에 공급된다. 따라서, 기판 (W) 에 유지되고 있는 소수화제의 대부분은, IPA 에 의해 씻어내어진다. 그리고, IPA 의 토출 개시로부터 소정 기간이 경과하면, 제어 장치 (26) 는, 제 2 용제 밸브 (25) 를 폐쇄하여 IPA 의 토출을 정지시킨다.
이어서, 제어 장치 (26) 는, 스핀 드라이 공정 (도 4 의 스텝 S9) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (26) 는, 액 처리 속도보다 큰 소정의 스핀 드라이 속도 (예를 들어 수천 rpm) 까지 기판 (W) 을 가속시키고, 그 스핀 드라이 속도로 기판 (W) 을 회전시킨다. 이로써, 큰 원심력이 기판 (W) 상의 액체에 가해지고, 기판 (W) 에 부착되어 있는 액체가 기판 (W) 의 주위에 흩날려진다. 이와 같이 하여, 기판 (W) 으로부터 액체가 제거되고, 기판 (W) 이 건조된다.
기판 (W) 의 고속 회전의 개시로부터 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치 (26) 는, 스핀 모터 (7) 를 제어하여, 스핀 척 (2) 에 의한 기판 (W) 에 대한 회전을 정지시킨다 (도 4 의 스텝 S10).
그 후, 처리가 완료된 기판 (W) 이 반송 로봇에 의해 스핀 척 (2) 으로부터 반출된다 (도 4 의 스텝 S11).
이상에 의해 이 실시형태에 의하면, 소수화제 공급 공정 (S7) 에 있어서, 중심축 노즐 (17) 의 토출구 (17a) 로부터 기판 (W) 의 상면을 향하여, 토출구 (17a) 에 있어서의 레이놀즈수가 1500 이하로, 소수화제의 연속류가 토출된다. 레이놀즈수가 1500 이하이면, 토출구 (17a) 로부터 토출되는 연속류상의 제 1 용제를 함유하는 소수화제가, 흐트러지지 않고 기둥상을 이룬다. 즉, 토출의 흐트러짐이 발생하지 않거나, 혹은 발생하더라도 적다. 따라서, 기판 (W) 의 상면에 공급되는 소수화제의 토출의 흐트러짐을 억제 또는 방지할 수 있다. 이로써, 기판 (W) 의 상면에 공급된 (상면에 유지되고 있는) 소수화제에 있어서의 파문의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다. 그 결과, 소수화제와 분위기 중의 수분의 접촉 면적을 적게 억제하는 것이 가능하다. 그러므로, 기판 (W) 의 상면을 양호하게 소수화 처리할 수 있다.
또, 기판 (W) 의 상면에 린스액이 공급된 후, IPA 가 기판 (W) 의 상면에 공급되어, 기판 (W) 의 상면에, 기판 (W) 의 상면의 전역을 덮는 IPA 의 액막 (41) 이 형성된다. 또, 기판 (W) 의 상면에 IPA 가 공급된 후, 제 1 용제가 기판 (W) 의 상면에 공급된다. 이로써, IPA 의 액막 (41) 에 함유되는 액체가 제 1 용제로 치환되어, 기판 (W) 의 상면의 전역을 덮는 제 1 용제의 액막 (42) 이 형성된다. 그리고, 제 1 용제의 공급이 실시된 후, 제 1 용제를 함유하는 소수화제가 기판 (W) 의 상면에 공급된다. 이로써, 제 1 용제의 액막 (42) 에 함유되는 액체가, 동일한 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환되어, 기판 (W) 의 상면의 전역을 덮는 소수화제의 액막 (43) 이 형성된다.
제 1 용제를 함유하는 소수화제는, 동일한 제 1 용제와 친화성이 높아 치환하기 쉽다. 따라서, IPA 공급 공정 (S5) 과 소수화제 공급 공정 (S7) 사이에 제 1 용제 공급 공정 (S6) 을 개재시킴으로써, IPA 공급 공정 (S5) 에서 소수화제 공급 공정 (S7) 으로 직접 이행하는 경우와 비교하여, 기판 (W) 의 상면의 전역을 덮는 소수화제의 액막 (43) 을 단시간에 형성할 수 있다 (즉, 기판 (W) 의 상면의 전역을 소수화제로 커버리지할 때까지 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있다).
소수화제의 소비량을 가능한 한 저감시키는 것이 요망되고 있다. 기판 (W) 의 상면의 전역을 소수화제로 커버리지할 때까지 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있으므로, 매우 고가인 소수화제 (특히 소수화제의 원액) 의 소비량의 저감을 도모할 수 있다.
＜제 1 시험＞
다음으로, 제 1 시험에 대해 설명한다. 제 1 시험에서는, 기판 처리 장치 (1) 에 있어서, 토출구 (17a) 로부터 소수화제 (SMT) 를 토출시켰을 때의 토출의 안정 정도를 조사하였다. 토출구 (17a) 로부터 토출되는 소수화제의 종류를, SMT1 (OSRA-A004), SMT2 (OSRA-7801) 및 SMT3 (PK-HP-S) 으로 상이하게 하였다. 또, 토출구 (17a) 로부터의 소수화제의 토출 유량을 변화시켰다. 그 결과를 도 10 및 도 11 에 나타낸다. 도 10 에서는, 토출이 안정적인 것을「○」로 나타내고, 토출이 약간 흐트러진 것을「△」로 나타내고, 토출이 크게 흐트러진 것을「×」로 나타내고 있다. 도 11 은 소수화제의 토출 유량과 토출구 (17a) 에 있어서의 레이놀즈수의 관계를 나타내는데, 토출이 안정적인 것을「●」로 나타내고, 토출이 약간 흐트러진 것을「★」로 나타내고, 토출이 크게 흐트러진 것을「■」로 나타내고 있다.
도 11 에 나타내는 결과로부터, 토출구 (17a) 에 있어서의 레이놀즈수가 1500 이하이면, 토출구 (17a) 로부터 토출되는 연속류상의 제 1 용제를 함유하는 소수화제가, 흐트러지지 않고 기둥상을 이루는 것을 알 수 있다.
＜제 2 시험＞
다음으로, 제 2 시험에 대해 설명한다. 제 2 시험에서는, 기판 처리 장치 (1) 에 있어서 도 4 에 나타내는 일련이 처리를 실시하였다. 소수화제 공급 공정 (도 4 의 S7) 에 있어서의 소수화제의 토출 유량을 120 ㎖/min, 150 ㎖/min, 300 ㎖/min 으로 변화시킴과 함께, 기판 (W) 의 회전 속도를 300 rpm, 500 rpm, 800 rpm 으로 변화시켰다. 기판 (W) 은 베어 실리콘이고, 제 1 용제로서 PGMEA 를 사용하고, 소수화제의 원액으로서 OSRA-A004 를 사용하였다. 이와 같은 처리를 실시한 후의 기판 (W) 의 표면의 복수 지점에 있어서 접촉각을 조사하고, 그 평균값을 구하였다. 그 결과를 도 12 에 나타낸다.
도 12 에 나타내는 결과로부터, 토출 유량이 120 ㎖/min (레이놀즈수가 710) 및 150 ㎖/min (레이놀즈수가 888) 일 때, 접촉각은 92°이상이었다. 이에 반하여, 토출 유량이 300 ㎖/min (레이놀즈수가 1775) 일 때, 접촉각은 92°미만이었다. 토출 유량이 300 ㎖/min 일 때에는, 토출이 흐트러진 결과, 기판 (W) 의 상면에 유지되고 있는 소수화제에 파문 (44) (도 8 참조) 이 발생하고, 소수화제가 분위기 중의 수분과 반응함으로써 소수화제의 소수화력이 저하되고, 그 결과, 기판 (W) 의 상면을 양호하게 소수화 처리할 수 없었던 것으로 추찰된다.
＜제 3 시험＞
다음으로, 제 3 시험에 대해 설명한다.
실시예 : 제 3 시험에서는, 실시예로서, 기판 처리 장치 (1) 에 있어서 도 4 에 나타내는 일련이 처리를 실시하였다. 소수화제의 토출 유량은 120 ㎖/min, 기판 (W) 의 회전 속도는 300 rpm 으로 하였다. 기판 (W) 은 베어 실리콘이고, 제 1 용제로서 PGMEA 를 사용하고, 소수화제의 원액으로서 OSRA-A004 를 사용하였다.
비교예 : 제 3 시험에서는, 비교예로서, 기판 처리 장치 (1) 에 있어서 도 4 에 나타내는 처리로부터 제 1 용제 공급 공정 (도 4 의 S6) 을 생략한 처리예를 실행하였다. 즉, IPA 공급 공정 (도 4 의 S5) 에서 소수화제 공급 공정 (도 4 의 S7) 으로 직접 이행시켰다. 소수화제의 토출 유량은 120 ㎖/min, 기판 (W) 의 회전 속도는 300 rpm 으로 하였다. 기판 (W) 은 베어 실리콘이고, 제 1 용제로서 PGMEA 를 사용하고, 소수화제의 원액으로서 OSRA-A004 를 사용하였다.
그리고, 기판 (W) 의 상면에 있어서의 소수제의 확산을 육안에 의해 관찰하였다.
실시예에서는, 소수화제의 액막 (43) 은 원형인 채로 확산되었다. 기판 (W) 의 상면을 완전히 커버리지할 때까지, 약 1 초간 밖에 필요로 하지 않았다.
비교예에서는, 소수화제의 액막에는, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 방사상으로 연장되는 줄무늬 (Radial Streak) (RS) 가 발생하였다. 줄무늬 (RS) 가 소수화제의 액막 (43) 의 확산을 저해하고, 그 결과, 기판 (W) 의 상면을 소수화제로 완전히 커버리지 할 때까지, 약 8 초간 필요로 하였다.
제 3 시험의 결과로부터, IPA 공급 공정 (도 4 의 S5) 과 소수화제 공급 공정 (도 4 의 S7) 사이에 제 1 용제 공급 공정 (도 4 의 S6) 을 개재시킴으로써, IPA 공급 공정 (도 4 의 S5) 에서 소수화제 공급 공정 (도 4 의 S7) 으로 직접 이행하는 경우와 비교하여, 기판 (W) 의 상면의 전역을 덮는 소수화제의 액막 (43) 을 단시간에 형성할 수 있음을 알 수 있었다.
이상, 이 발명의 일 실시형태에 대해 설명하였지만, 이 발명은 다른 형태로 실시할 수도 있다.
예를 들어, IPA 공급 공정 (도 4 의 S5) 에 있어서, 건조제로서 IPA 를 예로 들어 설명하였지만, 건조제는, 알코올이나, 불소계 용제와 알코올의 혼합액을 들 수 있다. 알코올은, 예를 들어, 메틸알코올, 에탄올, 프로필알코올, 및 IPA 중 적어도 하나를 포함한다. 불소계 용제는, 예를 들어, HFE (하이드로플루오로에테르), HFC (하이드로플루오로카본) 중 적어도 하나를 포함한다.
또, 도 4 에 나타내는 기판 처리예에 있어서, 제 1 용제 공급 공정 (도 4 의 S6) 을 생략하고, IPA 공급 공정 (도 4 의 S5) 에서 소수화제 공급 공정 (도 4 의 S7) 으로 직접 이행시켜도 된다.
또, IPA 공급 공정 (도 4 의 S5) 을 생략해도 된다.
또, 전술한 실시형태에서는, 소수화제를 토출하는 노즐이, 차단판 (3) 과 일체 이동하는 중심축 노즐 (17) 인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 차단판 (3) 과는 별도로 형성된 노즐로부터 소수화제를 토출하도록 해도 된다. 이 경우, 노즐을 이동시킴으로써, 기판 (W) 의 상면에 대한 약액의 소수화제의 착액 위치를 기판 (W) 의 상면의 중앙부와 그 이외의 부분 (예를 들어 둘레 가장자리부) 사이에서 이동시키는 노즐 이동 장치를 구비하고 있어도 된다.
또, 전술한 실시형태에서는, 소수화제와 제 1 용제가 공통의 노즐 (중심축 노즐 (17)) 로부터 토출되는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 소수화제와 제 1 용제가 각각 전용의 노즐로부터 토출되어도 된다.
그 밖에 특허청구범위에 기재된 범위에서 다양한 변경을 실시할 수 있다.
이 명세서 및 첨부 도면으로부터는, 특허청구범위에 기재된 특징 이외에도, 이하와 같은 특징이 추출될 수 있다. 이들 특징은, 과제를 해결하기 위한 수단의 항에 기재된 특징과 임의로 조합 가능하다.
A1. 수평 자세로 유지되고 있는 기판을, 기판의 상면의 중앙부를 통과하는 연직의 회전 축선 둘레로 회전시키는 회전 공정과,
상기 회전 공정에 병행하여, 물을 함유하는 린스액을 기판의 상면에 공급하는 린스액 공급 공정과,
상기 린스액 공급 공정이 실시된 후, 상기 회전 공정에 병행하여, 기판의 상면에 제 2 용제를 공급함으로써 상기 기판의 상면에 유지되고 있는 린스액을 제 2 용제로 치환하여, 상기 기판의 상면의 전역을 덮는 제 2 용제의 액막을 형성하는 제 2 용제 액막 형성 공정과,
상기 제 2 용제의 액막 형성 공정이 실시된 후, 상기 회전 공정에 병행하여, 기판의 상면에 제 1 용제를 공급함으로써 상기 제 2 용제의 액막에 함유되는 액체를, 상기 제 2 용제와는 종류가 상이한 제 1 용제로 치환하여, 상기 기판의 상면의 전역을 덮는 제 1 용제의 액막을 형성하는 제 1 용제 액막 형성 공정과,
상기 제 1 용제의 액막 형성 공정이 실시된 후, 상기 회전 공정에 병행하여, 기판의 상면에 제 1 용제를 함유하는 소수화제를 공급함으로써 상기 제 1 용제의 액막에 함유되는 액체를 소수화제로 치환하여, 상기 기판의 상면의 전역을 덮는 소수화제의 액막을 형성하는 소수화제 액막 형성 공정을 포함한다.
A1 에 기재된 발명에 의하면, 기판의 상면에 린스액이 공급된 후, 제 2 용제가 기판의 상면에 공급되어, 기판의 상면에 당해 상면의 전역을 덮는 제 2 용제의 액막이 형성된다. 또, 기판의 상면에 제 2 용제가 공급된 후, 제 1 용제가 기판의 상면에 공급된다. 이로써, 제 2 용제의 액막에 함유되는 액체가 제 1 용제로 치환되어, 당해 상면의 전역을 덮는 제 1 용제의 액막이 형성된다. 그리고, 제 1 용제의 공급이 실시된 후, 제 1 용제를 함유하는 소수화제가 기판의 상면에 공급된다. 이로써, 제 1 용제의 액막에 함유되는 액체가 동일한 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환되어, 당해 상면의 전역을 덮는 소수화제의 액막이 형성된다.
제 1 용제를 함유하는 소수화제는, 동일한 제 1 용제와 친화성이 높아 치환하기 쉽다. 한편, 제 1 용제의 종류나 제 2 용제의 종류에 따라서는, 제 1 용제를 함유하는 소수화제와 제 2 용제는 잘 친화되지 않아, 치환하기 어려운 경우가 있다 (소수화제와 제 2 용제의 점도의 상이에서 기인하여, 치환하기 어려운 경우도 있다). 따라서, 상이한 종류의 제 2 용제를 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환하는 경우와 비교하여, 동일한 제 1 용제를 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환하는 편이 원활하게 치환할 수 있다. 따라서, 기판의 상면의 전역을 덮는 소수화제의 액막을 단시간에 형성할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명해 왔지만, 이것은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해 사용된 구체예에 불과하며, 본 발명은 이 구체예에 한정하여 해석되어야 하는 것이 아니고, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
이 출원은, 2017년 5월 31일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2017-108184호에 대응하고 있으며, 이 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 편입되는 것이다.

Claims (4)

  1. 물을 함유하는 린스액을 기판의 주면에 공급하는 린스액 공급 공정과,
    기판의 주면의 중앙부를 통과하는 회전 축선 둘레로 기판을 회전시키는 회전 공정과,
    상기 린스액 공급 공정이 실시된 후, 상기 회전 공정에 병행하여, 기판의 주면에 유지되고 있는 액체를, 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환하기 위해 소수화제를 기판의 주면에 공급하는 소수화제 공급 공정을 포함하고,
    상기 소수화제 공급 공정이, 노즐의 토출구로부터 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판의 주면을 향하여, 상기 토출구에 있어서의 레이놀즈수가 1500 이하로, 소수화제의 연속류를 토출하는 소수화제 토출 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 린스액 공급 공정이 실시된 후로서 상기 소수화제 공급 공정이 실시되기 전에, 기판의 주면에 유지되고 있는 액체를, 상기 제 1 용제와는 종류가 상이한 제 2 용제로 치환하기 위해 제 2 용제를 기판의 주면에 공급하는 제 2 용제 공급 공정과,
    상기 제 2 용제 공급 공정이 실시된 후로서 상기 소수화제 공급 공정이 실시되기 전에, 상기 회전 공정에 병행하여, 기판의 주면에 유지되고 있는 액체를 제 1 용제로 치환하기 위해 제 1 용제를 기판의 주면에 공급하는 제 1 용제 공급 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판을, 당해 기판의 주면의 중앙부를 통과하는 회전 축선 둘레로 회전시키는 회전 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판에, 물을 함유하는 린스액을 공급하는 린스액 공급 유닛과,
    토출구를 갖는 노즐을 갖고, 상기 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판에 제 1 용제를 함유하는 소수화제를 공급하는 소수화제 공급 유닛과,
    상기 회전 유닛, 상기 린스액 공급 유닛 및 상기 소수화제 공급 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치가, 상기 린스액 공급 유닛에 의해, 린스액을 기판의 주면에 공급하는 린스액 공급 공정과, 상기 회전 유닛에 의해, 기판의 주면의 중앙부를 통과하는 회전 축선 둘레로 기판을 회전시키는 회전 공정과, 상기 린스액 공급 공정이 실시된 후, 상기 회전 공정에 병행하여, 기판의 주면에 유지되고 있는 액체를 제 1 용제를 함유하는 소수화제로 치환하기 위해, 상기 소수화제 공급 유닛에 의해 소수화제를 기판의 주면에 공급하는 소수화제 공급 공정을 실행하고,
    상기 소수화제 공급 공정에 있어서, 상기 제어 장치가, 노즐의 토출구로부터 상기 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판의 주면을 향하여, 상기 토출구에 있어서의 레이놀즈수가 1500 이하로, 소수화제의 연속류를 토출하는 소수화제 토출 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판에 상기 제 1 용제와는 종류가 상이한 제 2 용제를 공급하는 제 2 용제 공급 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되고 있는 기판에 제 1 용제를 공급하는 제 1 용제 공급 유닛을 추가로 포함하고,
    상기 제어 장치가, 상기 제 1 용제 공급 유닛 및 상기 제 2 용제 공급 유닛을 추가로 제어하고,
    상기 제어 장치가, 상기 린스액 공급 공정이 실시된 후로서 상기 소수화제 공급 공정이 실시되기 전에, 기판의 주면에 유지되고 있는 액체를 제 2 용제로 치환하기 위해, 상기 제 2 용제 공급 유닛에 의해 제 2 용제를 기판의 주면에 공급하는 제 2 용제 공급 공정과, 상기 제 2 용제 공급 공정이 실시된 후로서 상기 소수화제 공급 공정이 실시되기 전에, 상기 회전 공정에 병행하여, 기판의 주면에 유지되고 있는 액체를 제 1 용제로 치환하기 위해, 상기 제 1 용제 공급 유닛에 의해 제 1 용제를 기판의 주면에 공급하는 제 1 용제 공급 공정을 추가로 실행하는, 기판 처리 장치.
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