KR102115041B1 - 기판 세정 장치, 기판 세정 방법, 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

기판 세정 장치, 기판 세정 방법, 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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KR102115041B1
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고시 무타
히데하루 교오다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 현상 결함의 발생을 한층 더 억제하는 것이 가능한 기판 세정 장치를 제공하는 것이다.
현상 처리 유닛(U1)은, 웨이퍼(W)를 회전시키는 회전 보유 지지부(20)와, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 세정액을 토출하는 액 노즐 h2∼h5를 구비한다. 액 노즐 h2∼h5로부터 토출된 세정액이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 도달한 도달 지점에 있어서, 당해 세정액의 흐름 방향은, 웨이퍼(W)의 선속도 방향을 따르는 방향으로 되도록 설정되어 있다. 웨이퍼(W)의 회전 중이며, 또한 액 노즐 h2∼h5가 웨이퍼(W)의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동 중, 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 도달 지점에 있어서의 웨이퍼(W)의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 액 노즐 h2∼h5로부터 토출되는 세정액의 토출 속도가 제어된다.

Description

기판 세정 장치, 기판 세정 방법, 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 {SUBSTRATE RINSING APPARATUS, SUBSTRATE RINSING METHOD AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM}
본 발명은, 기판 세정 장치, 기판 세정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
현재, 미세 가공을 행하는 데 있어서, 포토리소그래피 기술을 사용하여 요철 패턴(예를 들어, 레지스트 패턴)을 기판(예를 들어, 반도체 웨이퍼) 상에 형성하는 것이 널리 일반적으로 행해지고 있다. 구체적으로는, 기판 상에 레지스트 재료를 도포하여 레지스트막을 형성하는 도포 공정과, 레지스트막을 노광하는 노광 공정과, 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 공정에 의해 요철 패턴이 형성된다.
현상 공정에 있어서는, 현상액에 의해 용해된 레지스트의 용해물을 현상액과 함께 세정액에 의해 기판 표면으로부터 제거하는 세정 처리를 포함한다. 이 세정 처리에 있어서, 레지스트의 용해물이 충분히 제거되지 않고 기판 상에 잔존하면, 원하는 요철 패턴이 얻어지지 않고 현상 결함이 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 현상 결함을 억제하기 위해, 특허문헌 1, 2에 기재된 기판의 세정 방법은, 기판을 회전시키면서, 기판의 중앙부에 세정액을 공급하여 기판의 표면 전체에 세정액을 확산시키는 공정과, 기판을 회전시키면서, 기판의 표면 상에 있어서의 세정액의 공급 위치를 기판의 중앙측으로부터 주연측으로 소정 거리만큼 이동시킴과 함께, 상기 기판의 중앙부에 건조 가스를 토출시켜 건조 영역을 형성하는 공정과, 기판을 회전시키면서, 기판의 표면 상에 있어서의 세정액의 공급 위치를 기판의 주연측으로 더욱 이동시키는 공정을 포함하고 있다. 이 경우, 세정액의 공급 위치가 기판의 주연부로 이동하는 것에 수반하여, 기판의 중심부에 형성된 건조 영역도, 원심력의 작용에 의해 외측으로 확대된다. 그로 인해, 요철 패턴의 오목부 내로부터 세정액이 외측을 향해 배출되고, 레지스트의 용해물이 세정액과 함께 배출된다. 그 결과, 현상 결함의 발생이 억제된다.
일본 특허 공개 제2009-252855호 공보 일본 특허 공개 제2012-114409호 공보
그러나, 특허문헌 1, 2의 방법에 의해서도, 현상 결함이 발생하는 경우가 있었다. 그로 인해, 본 발명의 목적은, 현상 결함의 발생을 한층 더 억제하는 것이 가능한 기판 세정 장치, 기판 세정 방법, 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 데 있다.
본 발명자들이 예의 연구한 바, 기판의 표면 상에 토출된 세정액의 액튀김에 기인하여 현상 결함이 발생할 수 있는 것이 판명되었다. 즉, 액튀김에 의해, 레지스트의 용해물을 포함하는 세정액의 액적이 주위로 비산하여, 건조 영역에 당해 액적이 부착되면, 레지스트의 용해물이 기판 상에 잔존해 버린다. 그 결과, 현상 결함이 발생해 버린다. 따라서, 본 발명자들이 더욱 연구를 진행한 바, 기판의 회전수와, 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽을 제어함으로써, 액튀김을 효과적으로 억제할 수 있는 것을 발견하였다.
즉, 본 발명의 하나의 관점에 관한 기판 세정 장치는, 표면에 대해 수직한 축 주위로 기판을 회전시키는 회전 구동부와, 기판보다도 상방에 위치함과 함께 기판의 표면에 세정액을 토출하는, 적어도 하나의 액 노즐과, 기판의 회전수와, 액 노즐의 이동과, 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도를 제어하는 제어부를 구비하고, 액 노즐로부터 토출된 세정액이 회전 구동부에 의해 회전 구동된 기판의 표면에 도달한 도달 지점에 있어서, 당해 세정액의 흐름 방향이 기판의 선속도 방향을 따르는 방향으로 되도록 액 노즐이 설정되고, 제어부는, 회전 구동부에 의해 기판을 회전시키고, 또한 액 노즐을 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 도달 지점에 있어서의 기판의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 기판의 회전수와, 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽을 제어한다.
본 발명의 하나의 관점에 관한 기판 세정 장치에서는, 제어부가, 회전 구동부에 의해 기판을 회전시키고, 또한 액 노즐을 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 도달 지점에 있어서의 기판의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 기판의 회전수와, 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽을 제어한다. 그로 인해, 도달 지점에 있어서, 세정액의 유속과 기판의 선속도의 차가 작아진다. 따라서, 기판에 도달한 세정액이 기판의 표면을 따라서 흐르기 쉬워지므로, 세정액이 주위로 비산(액튀김)하기 어려워진다. 그 결과, 현상 결함의 발생을 한층 더 억제하는 것이 가능해진다.
제어부는, 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 도달 지점에 있어서의 기판의 선속도의 차가 ±25m/sec로 되도록, 기판의 회전수와, 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽을 제어해도 된다. 이 경우, 세정액이 주위로 보다 비산(액튀김)하기 어려워지므로, 현상 결함의 발생을 더욱 억제하는 것이 가능해진다.
개구 면적이 서로 다르고, 또한 개구 면적의 순으로 배열되는 복수의 액 노즐을 구비하고, 제어부는, 회전 구동부에 의해 기판을 회전시키고, 또한 액 노즐을 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 개구 면적이 큰 액 노즐로부터 개구 면적이 작은 액 노즐의 순으로 전환하면서 액 노즐로부터 세정액을 토출시켜도 된다. 이 경우, 세정액의 유량이 동일하면, 개구 면적이 큰 액 노즐로부터 개구 면적이 작은 액 노즐의 순으로 전환함으로써, 세정액의 토출 속도가 순차 커진다. 그로 인해, 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속을, 간이한 구성으로 변화시킬 수 있다.
축에 대한 기울기가 서로 다르고, 또한 기울기의 순으로 배열됨과 함께, 출구가 기판의 표면을 향하는, 복수의 액 노즐을 구비하고, 제어부는, 회전 구동부에 의해 기판을 회전시키고, 또한 액 노즐을 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 기울기가 작은 액 노즐로부터 기울기가 큰 액 노즐의 순으로 전환하면서 액 노즐로부터 세정액을 토출시켜도 된다. 이 경우, 세정액의 유량이 동일하면, 축에 대한 기울기가 작은 액 노즐로부터 축에 대한 기울기가 큰 액 노즐의 순으로 전환함으로써, 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속 중 기판의 표면을 따르는 속도 성분이 순차 커진다. 그로 인해, 도달 지점에 있어서의 세정액의 속도를, 간이한 구성으로 변화시킬 수 있다.
복수의 액 노즐로부터 토출되는 세정액이 기판의 표면에 도달하는 각 도달 지점이 모두 대략 동일 지점으로 되도록, 각 액 노즐과 기판의 표면의 거리와, 각 액 노즐의 기울기가 설정되어 있어도 된다. 이 경우, 액 노즐을 전환해도, 도중에 끊기는 일 없이 연속해서 세정액이 기판의 표면에 공급된다. 그로 인해, 레지스트의 용해물을 기판 상으로부터 충분히 제거할 수 있어, 현상 결함의 발생이 크게 억제된다.
기판보다도 상방에 위치함과 함께 기판의 표면에 건조 가스를 토출하는 적어도 하나의 가스 노즐을 더 구비하고, 제어부는, 가스 노즐이 액 노즐보다도 기판의 중앙측에 위치하도록, 가스 노즐 및 액 노즐을 이동시켜도 된다. 이 경우, 가스 노즐이 액 노즐보다도 기판의 중앙측에 위치하고 있으므로, 기판의 표면 중앙부에 건조 영역을 용이하게 형성할 수 있다.
액 노즐은, 당해 액 노즐보다도 소직경인 복수의 소형 노즐을 묶어 1세트로 한 집합 노즐에 의해 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 소형 노즐을 사용함으로써, 각 소형 노즐로부터 토출되는 세정액의 유속을 높일 수 있음과 함께, 당해 소형 노즐을 복수 묶어 사용함으로써, 필요한 세정액의 유량을 확보할 수 있다.
기판보다도 상방에 위치함과 함께 기판의 표면에 세정액을 토출하는, 적어도 하나의 다른 액 노즐을 더 구비하고, 다른 액 노즐로부터 토출된 세정액이 회전 구동부에 의해 회전 구동된 기판의 표면에 도달한 다른 도달 지점에 있어서, 당해 세정액의 흐름 방향은, 기판의 선속도 방향을 따르는 방향으로 되도록 설정되고, 제어부는, 회전 구동부에 의해 기판을 회전시키고, 또한 다른 액 노즐을 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 액 노즐과는 다른 방향으로 이동시키면서, 다른 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 다른 도달 지점에 있어서의 기판의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 기판의 회전수와, 다른 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽을 제어해도 된다. 이 경우, 서로 반대 방향으로 이동하는 액 노즐로부터 각각 세정액이 기판의 표면에 토출된다. 그로 인해, 큰 사이즈의 기판에 대해서도, 기판에 충분한 양의 세정액을 공급할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 관한 기판 세정 방법은, 표면에 대해 수직한 축 주위로 기판을 회전시키면서, 기판보다도 상방에 위치하는 적어도 하나의 액 노즐로부터 기판의 표면 중앙부에 세정액을 토출시키고, 그 후, 액 노즐을 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시켜, 액 노즐로부터 토출된 세정액이 기판의 표면에 도달한 도달 지점을 기판의 중앙측으로부터 주연측으로 이동시킴으로써, 기판의 표면을 세정하는 세정 공정을 포함하고, 세정 공정에서는, 액 노즐로부터 토출된 세정액이 회전 중인 기판의 표면에 도달한 도달 지점에 있어서, 당해 세정액의 흐름 방향이, 기판의 선속도 방향을 따르는 방향으로 되도록 설정되고, 기판을 회전시키고, 또한 액 노즐을 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 도달 지점에 있어서의 기판의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 기판의 회전수와, 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽이 제어된다.
본 발명의 다른 관점에 관한 기판 세정 방법에서는, 기판을 회전시키고, 또한 액 노즐을 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 도달 지점에 있어서의 기판의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 기판의 회전수와, 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽이 제어된다. 그로 인해, 도달 지점에 있어서, 세정액의 유속과 기판의 선속도의 차가 작아진다. 따라서, 기판에 도달한 세정액이 기판의 표면을 따라서 흐르기 쉬워지므로, 세정액이 주위로 비산(액튀김)되기 어려워진다. 그 결과, 현상 결함의 발생을 한층 더 억제하는 것이 가능해진다.
세정 공정에서는, 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 도달 지점에 있어서의 기판의 선속도의 차가 ±25m/sec로 되도록, 기판의 회전수와, 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽이 제어되어도 된다. 이 경우, 세정액이 주위로 보다 비산(액튀김)하기 어려워지므로, 현상 결함의 발생을 더욱 억제하는 것이 가능해진다.
세정 공정에서는, 기판을 회전시키고, 또한 액 노즐을 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키고 있는 동안, 액 노즐이 기판의 주연부를 향함에 따라 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속이 커지도록 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도가 제어되어도 된다. 이 경우, 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 도달 지점에 있어서의 기판의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되어 있으므로, 액 노즐이 기판의 주연부를 향함에 따라 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속이 커지면, 그것과 함께 기판의 선속도도 커진다. 그로 인해, 액 노즐의 이동에 따라서, 건조 영역이 외측으로 확대되기 쉬워진다. 따라서, 액 노즐이 기판의 주연부로 이동하는 속도에 비해 건조 영역이 외측으로 확대되는 속도가 극히 느려지는 것(이른바, 건조 지연)을 억제할 수 있다. 즉, 건조 지연에 의해 레지스트의 용해물이 기판 상에 잔존하는 것이 억제되어, 현상 결함의 발생이 크게 억제된다.
세정 공정에서는, 기판을 회전시키고, 또한 액 노즐을 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키고 있는 동안, 도달 지점에 있어서의 기판의 구심 가속도가 대략 일정해지도록 기판의 회전수가 제어되어도 된다. 이 경우, 웨이퍼의 중앙부로부터 주연부를 향하는 방향에 있어서, 도달 위치에서의 세정액에 작용하는 원심력이 대략 일정해진다. 그로 인해, 액 노즐의 이동에 따라서, 건조 영역이 외측으로 확대되기 쉬워진다. 따라서, 액 노즐이 기판의 주연부로 이동하는 속도에 비해 건조 영역이 외측으로 확대되는 속도가 극히 느려지는 것(이른바, 건조 지연)을 억제할 수 있다. 즉, 건조 지연에 의해 레지스트의 용해물이 기판 상에 잔존하는 것이 억제되어, 현상 결함의 발생이 크게 억제된다.
세정 공정에서는, 개구 면적이 서로 다르고, 또한 개구 면적의 순으로 배열되는 복수의 액 노즐로부터 기판의 표면에 세정액을 토출시켜 기판의 표면을 세정 하는 데 있어서, 기판을 회전시키고, 또한 액 노즐을 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 개구 면적이 큰 액 노즐로부터 개구 면적이 작은 액 노즐의 순으로 전환하면서 액 노즐로부터 세정액을 토출시켜도 된다. 이 경우, 세정액의 유량이 동일하면, 개구 면적이 큰 액 노즐로부터 개구 면적이 작은 액 노즐의 순으로 전환함으로써, 세정액의 토출 속도가 순차 커진다. 그로 인해, 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속을, 간이한 구성으로 변화시킬 수 있다.
세정 공정에서는, 축에 대한 기울기가 서로 다르고, 또한 기울기의 순으로 배열됨과 함께, 출구가 기판의 표면을 향하는, 복수의 액 노즐로부터, 기판의 표면에 세정액을 토출시켜 기판의 표면을 세정하는 데 있어서, 기판을 회전시키고, 또한 액 노즐을 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 기울기가 작은 액 노즐로부터 기울기가 큰 액 노즐의 순으로 전환하면서 액 노즐로부터 세정액을 토출시켜도 된다. 이 경우, 세정액의 유량이 동일하면, 축에 대한 기울기가 작은 액 노즐로부터 축에 대한 기울기가 큰 액 노즐의 순으로 전환함으로써, 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속 중 기판의 표면을 따르는 속도 성분이 순차 커진다. 그로 인해, 도달 지점에 있어서의 세정액의 속도를, 간이한 구성으로 변화시킬 수 있다.
세정 공정에서는, 기판을 회전시키고, 또한 적어도 하나의 가스 노즐로부터 기판의 표면 중앙부로 건조 가스를 토출시키고, 기판의 표면 중앙부에 건조 영역을 형성한 후, 기판을 회전시키고, 또한 액 노즐을 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 도달 지점에 있어서의 기판의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 기판의 회전수와, 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽이 제어되어도 된다. 이 경우, 액 노즐이 기판의 주연부로 이동하는 것에 수반하여, 기판의 중앙부에 형성된 건조 영역도, 원심력의 작용에 의해 외측으로 확대된다. 그로 인해, 세정액이 외측을 향해 배출되어, 레지스트의 용해물이 건조 영역에 남기 어려워진다. 덧붙여, 액튀김이 발생하기 어려운 것과 더불어, 현상 결함의 발생이 크게 억제된다.
세정 공정에서는, 복수의 액 노즐로부터 기판의 표면에 세정액을 토출시킴과 함께, 복수의 가스 노즐로부터 기판의 표면에 건조 가스를 세정액의 도달 지점보다도 중앙측으로 토출시키는 데 있어서, 복수의 액 노즐 및 복수의 가스 노즐을 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 복수의 액 노즐의 전환에 맞추어 각 가스 노즐을 차례로 전환하면서 가스 노즐로부터 건조 가스를 토출시켜도 된다. 이 경우, 세정액이 토출되는 액 노즐이 순차 전환되는 것에 수반하여, 세정액이 토출되고 있는 액 노즐에 가까운 위치에 있는 가스 노즐로부터 건조 가스를 토출시킴으로써, 건조 가스의 기판에의 도달 위치와, 세정액의 기판에의 도달 위치의 거리가 유지되므로, 이른바 건조 지연이 억제된다. 그로 인해, 건조 지연에 의해 레지스트의 용해물이 기판 상에 잔존하기 어려워져, 현상 결함의 발생이 크게 억제된다.
본 발명의 다른 관점에 관한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 상기한 어느 하나의 기판 세정 방법을 기판 세정 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기록하고 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에는, 일시적이지 않은 유형의 매체(non-transitory computer recording medium)(예를 들어, 각종 주 기억 장치 또는 보조 기억 장치)나, 전파 신호(transitory computer recording medium)(예를 들어, 네트워크를 통해 제공 가능한 데이터 신호)가 포함된다.
본 발명에 따르면, 현상 결함의 발생을 한층 더 억제하는 것이 가능한 기판 세정 장치, 기판 세정 방법, 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.
도 1은 도포·현상 시스템을 도시하는 사시도.
도 2는 도 1의 II-II선 단면도.
도 3은 도 2의 III-III선 단면도.
도 4는 기판 처리 장치를 도시하는 단면도.
도 5는 기판 처리 장치를 도시하는 상면도.
도 6의 (a)는 세정·건조 헤드를 도시하는 상면도, 도 6의 (b)는 세정·건조 헤드를 도시하는 측면도.
도 7은 현상액을 공급하는 공정을 설명하기 위한 도면.
도 8은 세정액을 공급하는 공정을 설명하기 위한 도면.
도 9는 세정액 및 건조 가스를 공급하는 공정을 설명하기 위한 도면.
도 10은 세정액 및 건조 가스를 공급하는 공정을 설명하기 위한 도면.
도 11은 웨이퍼의 회전수 및 세정액의 유속의 변화를 설명하기 위한 도면.
도 12는 선속도 제어시, 웨이퍼 직경 방향에 있어서의 헤드의 위치와, 건조 지연 거리의 관계를 나타내는 도면.
도 13은 구심 가속도 제어시, 웨이퍼 직경 방향에 있어서의 헤드의 위치와, 건조 지연 거리의 관계를 나타내는 도면.
도 14는 웨이퍼 직경 방향에 있어서의 헤드의 위치와, 웨이퍼 회전수의 관계를 나타내는 도면.
도 15는 웨이퍼 직경 방향에 있어서의 헤드의 위치와, 웨이퍼 선속도의 관계를 나타내는 도면.
도 16은 헤드 이동 속도와, 처리 시간의 관계를 나타내는 도면.
도 17은 세정·건조 헤드의 다른 예를 나타내는 도면.
도 18은 집합 노즐을 도시하는 도면.
도 19는 웨이퍼의 회전수 및 세정액의 유속의 변화의 다른 예를 설명하기 위한 도면.
도 20은 세정액 및 건조 가스를 공급하는 공정의 다른 예를 설명하기 위한 도면.
도 21은 웨이퍼의 회전수 및 세정액의 유속의 변화의 다른 예를 설명하기 위한 도면.
본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명하지만, 이하의 본 실시 형태는, 본 발명을 설명하기 위한 예시이며, 본 발명을 이하의 내용에 한정하는 취지는 아니다. 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는 동일 부호를 사용하는 것으로 하고, 중복되는 설명은 생략한다.
우선, 도 1∼도 3에 도시되는 도포·현상 장치(1)의 구성 개요에 대해 설명한다. 도포·현상 장치(1)는, 노광 장치(E1)에 의한 노광 처리 전에, 웨이퍼(기판)(W)의 표면에 레지스트 재료를 도포하여 레지스트막을 형성하는 처리를 행한다. 도포·현상 장치(1)는 노광 장치(E1)에 의한 노광 처리 후에, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 레지스트막의 현상 처리를 행한다. 본 실시 형태에 있어서, 웨이퍼(W)는 원판 형상을 나타내지만, 원형의 일부가 절결되어 있거나, 다각형 등의 원형 이외의 형상을 나타내는 웨이퍼를 사용해도 된다.
도포·현상 장치(1)는, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 캐리어 블록(S1)과, 처리 블록(S2)과, 인터페이스 블록(S3)과, 도포·현상 장치(1)의 제어 수단으로서 기능하는 제어 장치(CU)를 구비한다. 본 실시 형태에 있어서, 캐리어 블록(S1), 처리 블록(S2), 인터페이스 블록(S3) 및 노광 장치(E1)는, 이 순서로 직렬로 배열되어 있다.
캐리어 블록(S1)은, 도 1 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 캐리어 스테이션(12)과, 반입·반출부(13)를 갖는다. 캐리어 스테이션(12)은, 복수의 캐리어(11)를 지지한다. 캐리어(11)는, 복수매의 웨이퍼(W)를 밀봉 상태로 수용한다. 캐리어(11)는 웨이퍼(W)를 출납하기 위한 개폐 도어(도시하지 않음)를 한쪽의 측면(11a)측에 갖는다. 캐리어(11)는, 측면(11a)이 반입·반출부(13)측에 면하도록, 캐리어 스테이션(12) 상에 착탈 가능하게 설치된다.
반입·반출부(13)는, 도 1∼도 3에 도시되는 바와 같이, 캐리어 스테이션(12) 상의 복수의 캐리어(11)에 각각 대응하는 개폐 도어(13a)를 갖는다. 측면(11a)의 개폐 도어와 반입·반출부(13)의 개폐 도어(13a)가 동시에 개방되면, 캐리어(11) 내와 반입·반출부(13) 내가 연통된다. 반입·반출부(13)는, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 전달 아암(A1)을 내장하고 있다. 전달 아암(A1)은, 캐리어(11)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여 처리 블록(S2)에 전달한다. 전달 아암(A1)은, 처리 블록(S2)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 캐리어(11) 내로 복귀시킨다.
처리 블록(S2)은, 도 1∼도 3에 도시되는 바와 같이, 캐리어 블록(S1)에 인접함과 함께, 캐리어 블록(S1)과 접속되어 있다. 처리 블록(S2)은, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 하층 반사 방지막 형성(BCT) 블록(14)과, 레지스트막 형성(COT) 블록(15)과, 상층 반사 방지막 형성(TCT) 블록(16)과, 현상 처리(DEV) 블록(17)을 갖는다. DEV 블록(17), BCT 블록(14), COT 블록(15) 및 TCT 블록(16)은, 저면측으로부터 이 순서로 나란히 배치되어 있다.
BCT 블록(14)은, 도 2에 도시되는 바와 같이, 도포 유닛(도시하지 않음)과, 가열·냉각 유닛(도시하지 않음)과, 이들 유닛에 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A2)을 내장하고 있다. 도포 유닛은, 반사 방지막 형성용 약액을 웨이퍼(W)의 표면에 도포한다. 가열·냉각 유닛은, 예를 들어 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 그 후 예를 들어 냉각판에 의해 웨이퍼(W)를 냉각한다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(W)의 표면 상에 하층 반사 방지막이 형성된다.
COT 블록(15)은, 도 2에 도시되는 바와 같이, 도포 유닛(도시하지 않음)과, 가열·냉각 유닛(도시하지 않음)과, 이들 유닛에 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A3)을 내장하고 있다. 도포 유닛은, 레지스트막 형성용의 약액(레지스트 재료)을 하층 반사 방지막의 상에 도포한다. 가열·냉각 유닛은, 예를 들어 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 그 후 예를 들어 냉각판에 의해 웨이퍼(W)를 냉각한다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(W)의 하층 반사 방지막 상에 레지스트막이 형성된다. 레지스트 재료는, 포지티브형이어도 되고, 네거티브형이어도 된다.
TCT 블록(16)은, 도 2에 도시되는 바와 같이, 도포 유닛(도시하지 않음)과, 가열·냉각 유닛(도시하지 않음)과, 이들 유닛에 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A4)을 내장하고 있다. 도포 유닛은, 반사 방지막 형성용 약액을 레지스트막 상에 도포한다. 가열·냉각 유닛은, 예를 들어 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 그 후 예를 들어 냉각판에 의해 웨이퍼(W)를 냉각한다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(W)의 레지스트막 상에 상층 반사 방지막이 형성된다.
DEV 블록(17)은, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 복수의 현상 처리 유닛(기판 처리 장치)(U1)과, 복수의 가열·냉각 유닛(열처리부)(U2)과, 이들 유닛에 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A5)과, 이들 유닛을 거치지 않고 처리 블록(S2)의 전후 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A6)을 내장하고 있다.
현상 처리 유닛(U1)은, 후술하는 바와 같이, 노광된 레지스트막의 현상 처리를 행한다. 가열·냉각 유닛(U2)은, 예를 들어 열판에 의한 웨이퍼(W)의 가열을 통해, 웨이퍼(W) 상의 레지스트막을 가열한다. 가열·냉각 유닛(U2)은, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예를 들어 냉각판에 의해 냉각한다. 가열·냉각 유닛(U2)은, 포스트 익스포저 베이크(PEB), 포스트 베이크(PB) 등의 가열 처리를 행한다. PEB는, 현상 처리 전에 레지스트막을 가열하는 처리이다. PB는, 현상 처리 후에 레지스트막을 가열하는 처리이다.
도 1∼도 3에 도시되는 바와 같이, 처리 블록(S2) 중 캐리어 블록(S1)측에는, 선반 유닛(U10)이 설치되어 있다. 선반 유닛(U10)은, 복수의 셀(C30∼C38)을 갖는다. 셀(C30∼C38)은, DEV 블록(17)과 TCT 블록(16) 사이에 있어서 상하 방향으로 나란히 배치되어 있다. 선반 유닛(U10)의 근방에는, 승강 아암(A7)이 설치되어 있다. 승강 아암(A7)은, 셀(C30∼C38)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송한다.
처리 블록(S2) 중 인터페이스 블록(S3)측에는, 선반 유닛(U11)이 설치되어 있다. 선반 유닛(U11)은, 복수의 셀(C40∼C42)을 갖는다. 셀(C40∼C42)은, DEV 블록(17)에 인접하여, 상하 방향으로 나란히 배치되어 있다.
인터페이스 블록(S3)은, 도 1∼도 3에 도시되는 바와 같이, 처리 블록(S2) 및 노광 장치(E1) 사이에 위치함과 함께, 처리 블록(S2) 및 노광 장치(E1) 각각에 접속되어 있다. 인터페이스 블록(S3)은, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 전달 아암(A8)을 내장하고 있다. 전달 아암(A8)은, 처리 블록(S2)의 선반 유닛(U11)으로부터 노광 장치(E1)에 웨이퍼(W)를 전달한다. 전달 아암(A8)은, 노광 장치(E1)로부터 웨이퍼(W)를 수취하여, 선반 유닛(U11)에 웨이퍼(W)를 복귀시킨다.
제어 장치(CU)는, 제어용 컴퓨터이며, 도 1에 도시되는 바와 같이, 기억부(CU1)와, 제어부(CU2)를 갖는다. 기억부(CU1)는, 도포·현상 장치(1)의 각 부나 노광 장치(E1)의 각 부를 동작시키기 위한 프로그램을 기억하고 있다. 기억부(CU1)는, 예를 들어 반도체 메모리, 광 기록 디스크, 자기 기록 디스크, 광 자기 기록 디스크이다. 당해 프로그램은, 기억부(CU1)와는 별체의 외부 기억 장치나, 전파 신호 등의 무형의 매체에도 포함될 수 있다. 이들 다른 매체로부터 기억부(CU1)에 당해 프로그램을 인스톨하여, 기억부(CU1)에 당해 프로그램을 기억시켜도 된다. 제어부(CU2)는, 기억부(CU1)로부터 판독한 프로그램에 기초하여, 도포·현상 장치(1)의 각 부나 노광 장치(E1)의 각 부 동작을 제어한다. 또한, 제어 장치(CU)는, 처리 조건의 설정 화면을 표시하는 표시부(도시하지 않음)나, 처리 조건을 작업자가 입력 가능한 입력부(도시하지 않음)를 더 갖고, 입력부를 통해 입력된 조건에 따라서 도포·현상 장치(1)의 각 부나 노광 장치(E1)의 각 부를 동작시켜도 된다.
다음으로, 도포·현상 장치(1)의 동작 개요에 대해 설명한다. 우선, 캐리어(11)가 캐리어 스테이션(12)에 설치된다. 이때, 캐리어(11)의 한쪽의 측면(11a)은 반입·반출부(13)의 개폐 도어(13a)를 향하게 된다. 계속해서, 캐리어(11)의 개폐 도어와, 반입·반출부(13)의 개폐 도어(13a)가 모두 개방되어, 전달 아암(A1)에 의해, 캐리어(11) 내의 웨이퍼(W)가 취출되고, 처리 블록(S2)의 선반 유닛(U10) 중 어느 하나의 셀에 순차 반송된다.
웨이퍼(W)가 전달 아암(A1)에 의해 선반 유닛(U10) 중 어느 하나의 셀에 반송된 후, 웨이퍼(W)는, 승강 아암(A7)에 의해, BCT 블록(14)에 대응하는 셀(C33)에 순차 반송된다. 셀(C33)에 반송된 웨이퍼(W)는, 반송 아암(A2)에 의해 BCT 블록(14) 내의 각 유닛에 반송된다. 반송 아암(A2)에 의해 웨이퍼(W)가 BCT 블록(14) 내를 반송되는 과정에서, 웨이퍼(W)의 표면 상에 하층 반사 방지막이 형성된다.
하층 반사 방지막이 형성된 웨이퍼(W)는, 반송 아암(A2)에 의해 셀(C33) 위의 셀(C34)에 반송된다. 셀(C34)에 반송된 웨이퍼(W)는, 승강 아암(A7)에 의해, COT 블록(15)에 대응하는 셀(C35)에 반송된다. 셀(C35)에 반송된 웨이퍼(W)는, 반송 아암(A3)에 의해 COT 블록(15) 내의 각 유닛에 반송된다. 반송 아암(A3)에 의해 웨이퍼(W)가 COT 블록(15) 내를 반송되는 과정에서, 하층 반사 방지막 상에 레지스트막이 형성된다.
레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)는, 반송 아암(A3)에 의해 셀(C35) 위의 셀(C36)에 반송된다. 셀(C36)에 반송된 웨이퍼(W)는, 승강 아암(A7)에 의해, TCT 블록(16)에 대응하는 셀(C37)에 반송된다. 셀(C37)에 반송된 웨이퍼(W)는, 반송 아암(A4)에 의해 TCT 블록(16) 내의 각 유닛에 반송된다. 반송 아암(A4)에 의해 웨이퍼(W)가 TCT 블록(16) 내를 반송되는 과정에서, 레지스트막 상에 상층 반사 방지막이 형성된다.
상층 반사 방지막이 형성된 웨이퍼(W)는, 반송 아암(A4)에 의해 셀(C37) 위의 셀(C38)에 반송된다. 셀(C38)에 반송된 웨이퍼(W)는, 승강 아암(A7)에 의해 셀(C32)에 반송된 후, 반송 아암(A6)에 의해 선반 유닛(U11)의 셀(C42)에 반송된다. 셀(C42)에 반송된 웨이퍼(W)는, 인터페이스 블록(S3)의 전달 아암(A8)에 의해 노광 장치(E1)에 전달되고, 노광 장치(E1)에 있어서 레지스트막의 노광 처리가 행해진다. 노광 처리가 행해진 웨이퍼(W)는, 전달 아암(A8)에 의해 셀(C42) 아래의 셀(C40, C41)에 반송된다.
셀(C40, C41)에 반송된 웨이퍼(W)는, 반송 아암(A5)에 의해, DEV 블록(17) 내의 각 유닛에 반송되고, 현상 처리가 행해진다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 상에 레지스트 패턴(요철 패턴)이 형성된다. 레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼(W)는, 반송 아암(A5)에 의해 선반 유닛(U10) 중 DEV 블록(17)에 대응한 셀(C30, C31)에 반송된다. 셀(C30, C31)에 반송된 웨이퍼(W)는, 승강 아암(A7)에 의해, 전달 아암(A1)이 액세스 가능한 셀에 반송되고, 전달 아암(A1)에 의해, 캐리어(11) 내로 복귀된다.
또한, 상술한 도포·현상 장치(1)의 구성 및 동작은 일례에 불과하다. 도포·현상 장치(1)는, 도포 유닛이나 현상 처리 유닛 등의 액 처리 유닛과, 가열·냉각 유닛 등의 전처리·후처리 유닛과, 반송 장치를 구비하고 있으면 된다. 즉, 이들 각 유닛의 개수, 종류, 레이아웃 등은 적절하게 변경 가능하다.
다음으로, 현상 처리 유닛(기판 처리 장치)(U1)에 대해, 더욱 상세하게 설명한다. 현상 처리 유닛(U1)은, 도 4에 도시되는 바와 같이, 회전 보유 지지부(20)와, 승강 장치(22)와, 현상액 공급부(23)와, 표면 세정·건조부(100)와, 이면 세정부(26)를 구비한다.
회전 보유 지지부(20)는, 전동 모터 등의 동력원을 내장한 본체부(20a)와, 본체부(20a)로부터 연직 상방으로 연장되는 회전축(20b)과, 회전축(20b)의 선단부에 설치된 척(20c)을 갖는다. 본체부(20a)는, 동력원에 의해 회전축(20b) 및 척(20c)을 회전시킨다. 척(20c)은, 웨이퍼(W)의 중심부를 지지하고, 예를 들어 흡착에 의해 웨이퍼(W)를 대략 수평하게 유지한다. 즉, 회전 보유 지지부(20)는, 웨이퍼(W)의 자세가 대략 수평한 상태에서, 웨이퍼(W)의 표면에 대해 수직한 중심축(연직축) 주위로 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 본 실시 형태에서는, 도 4 및 도 5 등에 도시되는 바와 같이, 회전 보유 지지부(20)는, 상방으로부터 볼 때 정시계 방향으로 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
승강 장치(22)는, 회전 보유 지지부(20)에 장착되어 있고, 회전 보유 지지부(20)를 승강시킨다. 구체적으로는, 승강 장치(22)는, 반송 아암(A5)과 척(20c) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 상승 위치(전달 위치)와, 현상 처리를 행하기 위한 하강 위치(현상 위치) 사이에서, 회전 보유 지지부(20)[척(20c)]를 승강시킨다.
회전 보유 지지부(20)의 주위에는, 컵(30)이 설치되어 있다. 웨이퍼(W)가 회전하면, 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 액체(상세하게는 후술함)가 주위로 떨쳐내어져 낙하하는데, 컵(30)은 당해 낙하한 액체를 받아내는 수용기로서 기능한다. 컵(30)은, 회전 보유 지지부(20)를 둘러싸는 원환 형상의 저판(31)과, 저판(31)의 외측 테두리로부터 연직 상방으로 돌출된 원통 형상의 외벽(32)과, 저판(31)의 내측 테두리로부터 연직 상방으로 돌출된 원통 형상의 내벽(33)을 갖는다.
외벽(32)의 전체 부분은, 척(20c)에 보유 지지된 웨이퍼(W)보다도 외측에 위치한다. 외벽(32)의 상단부(32a)는, 하강 위치에 있는 회전 보유 지지부(20)에 보유 지지된 웨이퍼(W)보다도 상방에 위치한다. 외벽(32)의 상단부(32a)측의 부분은, 상방을 향함에 따라 내측으로 기울어진 경사벽부(32b)로 되어 있다. 내벽(33)의 전체 부분은, 척(20c)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 외측 테두리보다도 내측에 위치한다. 내벽(33)의 상단부(33a)는, 하강 위치에 있는 회전 보유 지지부(20)에 보유 지지된 웨이퍼(W)보다도 하방에 위치한다.
내벽(33)과 외벽(32) 사이에는, 저판(31)의 상면으로부터 연직 상방으로 돌출된 구획벽(34)이 설치되어 있다. 즉, 구획벽(34)은 내벽(33)을 둘러싸고 있다. 저판(31) 중, 외벽(32)과 구획벽(34) 사이의 부분에는, 액체 배출 구멍(31a)이 형성되어 있다. 액체 배출 구멍(31a)에는, 액체 배출관(35)이 접속되어 있다. 저판(31) 중, 구획벽(34)과 내벽(33) 사이의 부분에는, 기체 배출 구멍(31b)이 형성되어 있다. 기체 배출 구멍(31b)에는, 배기관(36)이 접속되어 있다.
내벽(33) 상에는, 구획벽(34)보다도 외측으로 돌출되는 우산 형상부(37)가 설치되어 있다. 웨이퍼(W) 상으로부터 외측으로 떨쳐내어져 낙하한 액체는, 외벽(32)과 구획벽(34) 사이로 유도되고, 액체 배출 구멍(31a)으로부터 배출된다. 구획벽(34)과 내벽(33) 사이에는, 액체로부터 발생한 가스 등이 진입하고, 당해 가스가 기체 배출 구멍(31b)으로부터 배출된다.
내벽(33)에 둘러싸이는 공간의 상부는, 구획판(38)에 의해 폐색되어 있다. 회전 보유 지지부(20)의 본체부(20a)는 구획판(38)의 하방에 위치한다. 척(20c)은 구획판(38)의 상방에 위치한다. 회전축(20b)은 구획판(38)의 중심부에 형성된 관통 구멍 내에 삽입 관통되어 있다.
현상액 공급부(23)는, 도 4 및 도 5에 도시되는 바와 같이, 현상액(처리액)의 공급원(23a)과, 현상액 헤드(23c)와, 이동체(23d)를 갖는다. 공급원(23a)은, 현상액의 저장 용기, 펌프 및 밸브 등을 갖는다. 현상액 헤드(23c)는, 공급관(23b)을 통해 공급원(23a)에 접속된다. 현상액 헤드(23c)는, 제어 장치(CU)로부터의 제어 신호를 받아 공급원(23a)으로부터 공급된 현상액을, 액 노즐 h1로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 토출시킨다. 액 노즐 h1은, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 향해 하방으로 개구되어 있다. 액 노즐 h1은, 도 5에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따라 연장되는 슬릿 형상을 나타내고 있다.
이동체(23d)는, 아암(23e)을 통해 현상액 헤드(23c)에 접속되어 있다. 이동체(23d)는, 제어 장치(CU)로부터의 제어 신호를 받아, 외벽(32)의 외측에 있어서 수평하게 연장되는 가이드 레일(40) 상을 이동함으로써, 현상액 헤드(23c)를 수평 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 현상액 헤드(23c)는 하강 위치에 있는 웨이퍼(W)의 상방이며, 또한 웨이퍼(W)의 중심축에 직교하는 직선 상을, 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따라 이동한다.
표면 세정·건조부(100)는, 도 4 및 도 5에 도시되는 바와 같이, 세정액(린스액)의 공급원(100a)과, 건조 가스의 공급원(100b)과, 세정·건조 헤드(100c)와, 이동체(100d)를 갖는다. 공급원(100a)은, 세정액의 저장 용기, 펌프 및 밸브 등을 갖는다. 세정액은, 예를 들어 순수 또는 DIW(Deionized Water)이다. 공급원(100a)은, 공급관(100e)을 통해 세정·건조 헤드(100c)에 접속되어 있다. 공급원(100b)은, 건조 가스의 저장 용기, 펌프 및 밸브 등을 갖는다. 건조 가스는, 예를 들어 N2 등의 불활성 가스이다. 공급원(100b)은, 공급관(100f)을 통해 세정·건조 헤드(100c)에 접속되어 있다.
세정·건조 헤드(100c)는, 제어 장치(CU)로부터의 제어 신호를 받아 공급원(100a)으로부터 공급된 세정액을 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 토출시키는 복수의 액 노즐(본 실시 형태에서는, 4개의 액 노즐) h2∼h5와, 제어 장치(CU)로부터의 제어 신호를 받아 공급원(100b)으로부터 공급된 건조 가스를 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 토출시키는 가스 노즐 h6을 포함한다. 이 노즐 h2∼h6은, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 향해 하방으로 개구되어 있다.
노즐 h6, h2∼h5는, 도 4∼도 6에 도시되는 바와 같이, 상방으로부터 볼 때, 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따르도록 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연부를 향해 이 순서로 배열되어 있다. 노즐 h5∼h2, h6은, 도 5 및 도 6의 (a)에 도시되는 바와 같이, 상방으로부터 볼 때, 웨이퍼(W)의 접선 방향을 따르도록 웨이퍼(W)의 회전 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 이 순서로 배열되어 있다.
액 노즐 h2∼h5의 개구 면적(개구 직경)은, 도 4∼도 6에 도시되는 바와 같이, 이 순서로 작아지도록 설정되어 있다. 액 노즐 h2∼h5의 선단측(출구측)은, 도 6의 (b)에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중심축에 대해 기울어져 있고, 당해 중심축에 대한 기울기가 이 순서로 커지도록 설정되어 있다. 액 노즐 h2∼h5의 선단측(출구측)의 기울기와, 웨이퍼(W)의 세정이 행해질 때의 액 노즐 h2∼h5와 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 직선 거리는, 도 6의 (b)에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 직경 방향으로부터 볼 때, 각 액 노즐 h2∼h5로부터 토출되는 세정액이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 있어서 대략 동일한 도달 지점 P에 도달하도록 설정되어 있다. 액 노즐 h2∼h5가 상기한 바와 같이 설정되어 있으므로, 각 액 노즐 h2∼h5로부터 토출되는 세정액의 유속은, 액 노즐 h2∼h5의 순으로 빨라진다.
액 노즐 h2∼h5의 선단측(출구측)이 기울어지는 방향은, 상방으로부터 볼 때, 웨이퍼(W)의 접선 방향을 따름과 함께 웨이퍼(W)의 회전 방향의 상류측으로부터 하류측을 향하는 방향이다. 따라서, 각 액 노즐 h2∼h5로부터 토출된 세정액이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 도달한 도달 지점 P에 있어서, 당해 세정액의 흐름 방향은, 웨이퍼(W)의 선속도 방향을 따르는 방향으로 된다. 여기서, 선속도라 함은, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 어느 지점에 있어서의 접선 방향의 속도를 의미하며, 각속도와는 구별된다. 웨이퍼(W)의 중심으로부터 당해 지점까지의 거리를 r(벡터량), 당해 지점에서의 각속도를 ω(벡터량), 당해 지점에서의 선속도를 v(벡터량)로 하면, 선속도 v는 거리 r과 각속도 ω의 벡터곱(v＝r×ω)으로 나타내어진다.
이동체(100d)는, 아암(100g)을 통해 세정·건조 헤드(100c)에 접속되어 있다. 이동체(100d)는, 제어 장치(CU)로부터의 제어 신호를 받아 가이드 레일(40) 상을 이동함으로써, 세정·건조 헤드(100c)를 수평 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 세정·건조 헤드(100c)는 하강 위치에 있는 웨이퍼(W)의 상방이며, 또한 웨이퍼(W)의 중심축에 직교하는 직선 상을, 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따라 이동한다.
이면 세정부(26)는, 도 4에 도시되는 바와 같이, 이면 세정액(이면 린스액)의 공급원(26a)과, 이면 세정액 헤드(26c)를 갖는다. 공급원(26a)은, 이면 세정액의 저장 용기, 펌프 및 밸브 등을 갖는다. 이면 세정액은, 순수, DIW, 또는 수용성의 유기 용제이다. 수용성의 유기 용제로서는, 예를 들어 이소프로필알코올을 들 수 있다. 이면 세정액 헤드(26c)는, 공급관(26b)을 통해 공급원(26a)에 접속된다. 이면 세정액 헤드(26c)는 구획판(38) 상에 배치되어 있고, 공급관(26b)은 구획판(38)에 형성된 관통 구멍에 삽입 관통되어 있다. 이면 세정액 헤드(26c)는, 제어 장치(CU)로부터의 제어 신호를 받아 공급원(26a)으로부터 공급된 이면 세정액을, 액 노즐 h7로부터 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 토출시킨다. 액 노즐 h7은, 웨이퍼(W)의 주연측이며, 또한 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 향해, 비스듬히 상방으로 개구되어 있다.
다음으로, 현상 처리 유닛(U1)을 사용하여, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 레지스트 패턴(요철 패턴)을 형성하는 방법에 대해, 상세하게 설명한다. 우선, 제어 장치(CU)는 승강 장치(22)에 지시하여, 척(20c)을 상승 위치까지 상승시킨다. 이 상태에서, 반송 아암(A5)에 의해 웨이퍼(W)가 현상 처리 유닛(U1) 내에 반입된다. 또한, 웨이퍼(W)가 현상 처리 유닛(U1) 내에 반입되기 전에, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에는 레지스트막(R)(도 7 참조)이 형성되고, 당해 레지스트막(R)에는 노광 장치(E1)에 의해 노광 처리가 실시되어 있다.
레지스트막(R)이 배치되어 있는 표면(Wa)을 위로 한 상태에서 웨이퍼(W)가 척(20c) 상에 적재되면, 제어 장치(CU)는 척(20c)에 지시하여, 웨이퍼(W)를 척(20c)에 흡착 유지시킨다. 계속해서, 제어 장치(CU)는 승강 장치(22)에 지시하여, 척(20c)을 하강 위치까지 하강시킨다.
계속해서, 제어 장치(CU)는 회전 보유 지지부(20)[본체부(20a)]에 지시하여, 웨이퍼(W)를 회전시킨다[도 7의 (a) 참조]. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)는, 상방으로부터 볼 때 정시계 방향으로 회전된다. 제어 장치(CU)는 이동체(23d) 및 공급원(23a)에 지시하여, 웨이퍼(W)의 회전 중에 현상액 헤드(23c)를 웨이퍼(W)의 주연측으로부터 중앙측을 향해 이동시키면서, 액 노즐 h1로부터 현상액(L1)을 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상에 토출시킨다[도 7의 (a) 참조]. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상에는, 웨이퍼(W)의 주연측으로부터 중앙측을 향해 스파이럴 형상으로 현상액(L1)이 공급되어, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 전체가 현상액(L1)에 의해 덮인다[도 7의 (b) 참조]. 계속해서, 제어 장치(CU)는, 이동체(23d) 및 공급원(23a)에 지시하여, 액 노즐 h1로부터 현상액(L1)의 토출을 정지시킴과 함께, 현상액 헤드(23c)를 웨이퍼(W)의 외측으로 퇴피시킨다.
계속해서, 제어 장치(CU)는 이동체(100d)에 지시하여, 세정·건조 헤드(100c)를 웨이퍼(W)의 중앙부까지 이동시킨다. 액 노즐 h2가 웨이퍼(W)의 대략 중앙부에 도달하면, 제어 장치(CU)는 공급원(100a)에 지시하여, 웨이퍼(W)의 회전 중에 액 노즐 h2로부터 세정액(L2)을 토출시킨다[도 8의 (a) 및 도 10의 (a) 참조]. 이때의 웨이퍼(W) 회전수 ω1의 하한은, 예를 들어 500rpm 정도여도 되고, 1000rpm 정도여도 된다. 이때의 웨이퍼(W) 회전수 ω1의 상한은, 예를 들어 2500rpm 정도여도 되고, 1000rpm 정도여도 된다. 액 노즐 h2로부터의 세정액(L2)의 토출 시간의 하한은, 예를 들어 15초 정도여도 되고, 30초 정도여도 된다. 액 노즐 h2로부터의 세정액(L2)의 토출 시간의 상한은, 예를 들어 100초 정도여도 되고, 30초 정도여도 된다.
노광 처리된 레지스트막(R) 중 현상액(L1)과의 반응에 의해 용해된 레지스트의 용해물은, 현상액(L1)과 함께 세정액(L2)에 의해 씻어내어진다[도 8의 (b) 참조]. 이들 레지스트의 용해물, 현상액(L1) 및 세정액(L2)는, 웨이퍼(W)의 회전에 수반되는 원심력에 의해, 웨이퍼(W)의 주위로 떨쳐내어져 낙하한다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상에 레지스트 패턴(RP)이 형성된다[도 8의 (b) 참조]. 레지스트 패턴(RP)은, 볼록부(Ra) 및 오목부(Rb)를 갖는 요철 패턴이다.
계속해서, 제어 장치(CU)는 이동체(100d)에 지시하여, 웨이퍼(W)의 회전 및 액 노즐 h2로부터의 세정액(L2)의 토출을 유지하면서, 세정·건조 헤드(100c)를 웨이퍼(W)의 주연측으로 이동시킨다. 가스 노즐 h6이 웨이퍼(W)의 대략 중앙부에 도달하면, 제어 장치(CU)는 공급원(100b)에 지시하여, 웨이퍼(W)의 회전 중에 가스 노즐 h6으로부터 건조 가스(G)를 토출시킨다[도 9의 (a) 및 도 10의 (b) 참조]. 건조 가스(G)의 토출 개시부터 토출 정지까지의 시간은, 예를 들어 5초 정도로 설정할 수 있다.
이에 의해, 웨이퍼(W)의 중앙부 상에 있는 세정액(L2)이 주위로 불어 날려지고, 또한 증발하여, 웨이퍼(W)의 중앙부에 건조 영역(D)이 형성된다. 여기서, 건조 영역(D)이라 함은, 세정액(L2)이 증발함으로써 웨이퍼(W)의 표면(Wa)이 노출된 상태의 영역을 말하는데, 당해 표면(Wa) 상에 극히 근소한(예를 들어, 마이크로오더의) 액적이 부착되어 있는 경우도 포함하는 것으로 한다. 이 건조 영역(D)은, 웨이퍼(W)의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해, 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연측을 향해 확대된다.
계속해서, 제어 장치(CU)는 회전 보유 지지부(20)[본체부(20a)], 이동체(100d) 및 공급원(100a)에 지시하여, 세정·건조 헤드(100c)를 소정의 속도로 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연측으로 이동시키면서, 소정의 조건에 따라서, 웨이퍼(W)의 회전수 ω2를 변경함과 함께, 세정액(L2)을 토출하는 액 노즐 h2∼h5를 전환한다. 세정·건조 헤드(100c)의 이동 속도는, 예를 들어 2.5㎜/sec∼10㎜/sec 정도의 범위 내에서 일정 속도로 되도록 설정해도 된다. 이 웨이퍼(W)의 세정 과정에서는, 상방으로부터 볼 때 가스 노즐 h6이 액 노즐 h2∼h5보다도 웨이퍼(W)의 중앙측에 위치하도록, 세정·건조 헤드(100c)를 웨이퍼(W)의 중앙측으로부터 주연측으로 이동시킨다.
웨이퍼(W)의 회전수 ω2는, 세정·건조 헤드(100c)가 이동하고 있는 동안, 각 액 노즐 h2∼h5로부터 토출된 세정액(L2)이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 도달한 도달 지점 P에 있어서의 웨이퍼(W)의 구심 가속도가 대략 일정해지도록, 설정된다. 여기서, 구심 가속도 a(벡터량)는, 각속도 ω(벡터량)와, 웨이퍼(W)의 중심으로부터 당해 도달 지점 P까지의 거리 r(벡터량)을 사용하여, a＝-|ω|2·r로 나타내어진다. 따라서, 세정·건조 헤드(100c)가 웨이퍼(W)의 주연측을 향할수록 거리 r이 커지므로, 구심 가속도 a를 일정하게 하면, 웨이퍼(W)의 회전수 ω2(각속도 ω)는 서서히 작아진다(도 11 참조). 단, 세정·건조 헤드(100c)가 웨이퍼(W)의 중앙 근방을 이동하는 경우에는, 구심 가속도 a가 일정해지도록 웨이퍼(W)의 회전수 ω2를 설정하면, 웨이퍼(W)의 회전수 ω2가 극히 커져, 액튀김이 발생하기 쉬워져 버린다. 따라서, 세정·건조 헤드(100c)가 웨이퍼(W)의 중앙 근방을 이동하는 동안, 웨이퍼(W)의 회전수 ω2는 소정의 상한값을 상회하지 않도록 설정된다(도 11 참조).
액 노즐 h2∼h5는, 당해 도달 지점 P에 있어서의 세정액(L2)의 유속과, 당해 도달 지점 P에 있어서의 웨이퍼(W)의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 순차 전환된다[도 9의 (b), 도 9의 (c), 도 10의 (c) 및 도 10의 (d) 참조]. 구체적으로는, 상술한 바와 같이 구심 가속도 a를 일정하게 하도록 웨이퍼(W)의 회전수 ω2를 제어하고 있으므로, 세정·건조 헤드(100c)가 웨이퍼(W)의 주연측을 향할수록, 당해 도달 지점 P에 있어서의 웨이퍼(W)의 선속도는 거리 r의 크기의 평방근에 비례하여 커진다. 그로 인해, 세정·건조 헤드(100c)가 웨이퍼(W)의 주연측을 향함에 따라, 액 노즐 h2∼h5의 순으로 세정액(L2)을 토출시켜 세정액(L2)의 유속을 빠르게 함으로써, 당해 차가 소정의 범위 내로 되도록 제어된다. 당해 차는, 예를 들어 ±25m/sec의 범위 내로 되도록 설정해도 된다. 또한, 액 노즐 h2∼h5의 전환시에는, 세정액(L2)이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 있어서 도중에 끊기지 않도록, 전환 전후의 2개의 액 노즐로부터 동시에 세정액(L2)을 토출시키거나, 세정·건조 헤드(100c)를 웨이퍼(W)의 중심측으로 약간 복귀시키도록 이동시켜도 된다.
계속해서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 전체의 세정이 종료되면, 제어 장치(CU)는 이동체(100d) 및 회전 보유 지지부(20)[본체부(20a)]에 지시하여, 세정·건조 헤드(100c)를 웨이퍼(W)의 외측까지 이동시킨 후, 소정의 회전수로 웨이퍼(W)를 회전시켜 웨이퍼(W)의 건조를 행한다[도 9의 (d), 도 10의 (e) 및 도 11 참조]. 이때의 웨이퍼(W) 회전수는, 예를 들어 1500rpm∼2000rpm 정도로 설정해도 된다.
이상의 공정을 거쳐서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 레지스트 패턴(요철 패턴)(RP)이 형성된다. 따라서, 현상 처리 유닛(U1)은, 현상 처리시에 웨이퍼(W)를 세정하기 위한 장치로서도 기능한다. 또한, 이면 세정부(26)에 의한 웨이퍼(W)의 이면(Wb)의 세정은, 액 노즐 h2로부터 세정액이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 토출된 후이며, 또한 웨이퍼(W)의 표면(Wa)이 건조되기 전에 행해져도 된다.
그런데, 현상액에 의해 용해된 레지스트의 용해물이 웨이퍼의 표면에 잔존하면, 원하는 레지스트 패턴(요철 패턴)이 얻어지지 않고 현상 결함이 발생할 수 있다. 이 현상 결함을 억제하기 위해, 웨이퍼의 표면에 세정액을 토출시키면서, 웨이퍼의 중앙부에 건조 가스를 분사하여 건조 영역을 형성하는 것이, 하나의 방법으로서 생각된다. 이때, 액 노즐을 갖는 헤드가 이동하고 있는 동안, 액 노즐로부터 토출된 세정액이 웨이퍼의 표면에 도달한 지점(도달 지점)에 있어서의 웨이퍼의 선속도가 대략 일정해지도록, 웨이퍼의 회전수를 설정할 수 있다. 이 경우, 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 유속도 일정하게 해 두면, 당해 유속과 웨이퍼의 선속도의 차를 일정한 범위 내로 하는 것이 가능해지므로, 액튀김을 억제할 수 있다. 그러나, 이러한 선속도를 일정하게 하는 제어를 행하면, 헤드가 웨이퍼의 주연측을 향함에 따라 웨이퍼의 회전수가 작아지므로, 건조 영역이 외측을 향해 확대되는 속도가 느려진다. 따라서, 헤드를 빠르게 이동시키려고 할수록, 헤드와 건조 영역의 거리가 커져, 건조 지연이 현저해진다(도 12 참조). 그 결과, 건조 지연에 수반되는 현상 결함을 억제하기 위해 헤드의 이동 속도를 낮출 수밖에 없어지므로, 당해 방법을 대형의 웨이퍼에 적용하려고 하면 처리 시간이 길어져 버린다.
따라서, 액 노즐을 갖는 헤드가 이동하고 있는 동안, 액 노즐로부터 토출된 세정액이 웨이퍼의 표면에 도달한 지점(도달 지점)에 있어서의 웨이퍼의 구심 가속도가 대략 일정해지도록, 웨이퍼의 회전수를 설정할 수 있다. 이와 같이 하면, 헤드의 이동 속도가 빨라도, 건조 지연을 억제하는 것이 가능해진다(도 13 참조). 그러나, 이 경우, 헤드의 이동 속도에 대해, 건조 지연에 의한 현상 결함이 발생하지 않는 웨이퍼의 회전수를 구하면, 상기한 선속도를 일정하게 하는 제어의 경우보다도 웨이퍼의 회전수가 높아진다(도 14 참조). 그로 인해, 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 유속이 일정한 상태이면, 헤드가 웨이퍼의 주연측을 향함에 따라 당해 유속과 웨이퍼의 선속도의 차가 커져, 액튀김에 의한 현상 결함이 발생할 수 있다. 특히, 당해 차가 25m/sec를 초과하면, 액튀김의 발생이 확인되었다(도 15 참조). 따라서, 이러한 구심 가속도를 일정하게 하는 제어의 경우도, 액튀김에 수반되는 현상 결함을 억제하기 위해 헤드의 이동 속도를 낮출 수밖에 없어지므로, 당해 방법을 대형의 웨이퍼에 적용하는 것이 곤란하였다.
따라서 본 발명자들은, 헤드의 이동 속도가 빨라도 건조 지연이나 액튀김에 수반되는 현상 결함의 발생을 억제할 수 있어, 처리 시간의 단축이 가능해지는 방법에 대해, 예의 연구를 행하였다. 그 결과, 상기한 실시 형태와 같이, 구심 가속도를 일정하게 하는 제어를 채용하면서, 도달 지점 P에 있어서의 세정액(L2)의 유속과, 당해 도달 지점 P에 있어서의 웨이퍼(W)의 선속도의 차를 소정의 범위 내로 한다고 하는 새로운 방법을 개발하기에 이르렀다.
구체적으로는, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)가 회전 중이며, 또한 세정·건조 헤드(100c)가 웨이퍼(W)의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동 중에, 도달 지점 P에 있어서의 세정액(L2)의 유속과 도달 지점 P에 있어서의 웨이퍼(W)의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 액 노즐 h2∼h5를 순차 전환하고 있다. 그로 인해, 도달 지점 P에 있어서, 세정액(L2)의 유속과 웨이퍼(W)의 선속도의 차가 작아진다. 따라서, 웨이퍼(W)에 도달한 세정액(L2)이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 따라 흐르기 쉬워지므로, 세정액(L2)이 주위로 비산(액튀김)하기 어려워진다. 그 결과, 현상 결함의 발생을 한층 더 억제하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에서는, 가스 노즐 h6으로부터 건조 가스(G)를 토출시킴으로써, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 중앙부에 건조 영역(D)을 형성하고 있다. 그로 인해, 세정·건조 헤드(100c)가 웨이퍼(W)의 주연부로 이동하는 것에 수반하여, 웨이퍼(W)의 중앙부에 형성된 건조 영역(D)도, 원심력의 작용에 의해 외측으로 확대된다. 그로 인해, 레지스트 패턴(RP)의 오목부(Rb) 내로부터 세정액(L2)이 외측을 향해 배출되고, 레지스트의 용해물이 세정액과 함께 배출된다. 덧붙여, 액튀김이 발생하기 어려운 것과 더불어, 현상 결함의 발생이 크게 억제된다.
본 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)가 회전 중이며, 또한 세정·건조 헤드(100c)가 웨이퍼(W)의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동 중에, 도달 지점 P에 있어서의 웨이퍼(W)의 구심 가속도 a가 대략 일정해지도록 웨이퍼(W)의 회전수 ω2를 제어하고 있다. 그로 인해, 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연부를 향하는 방향에 있어서, 도달 지점 P에서의 세정액(L2)에 작용하는 원심력이 대략 일정해진다. 그로 인해, 세정·건조 헤드(100c)의 이동에 수반하여, 건조 영역(D)이 외측으로 확대되기 쉬워진다. 따라서, 세정·건조 헤드(100c)가 웨이퍼(W)의 주연부로 이동하는 속도에 비해 건조 영역(D)이 외측으로 확대되는 속도가 극히 느려지는 것(이른바 건조 지연)을 억제할 수 있다. 즉, 건조 지연에 의해 레지스트의 용해물이 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 것이 억제되어, 현상 결함의 발생이 크게 억제된다.
본 실시 형태에서는, 세정·건조 헤드(100c)는 개구 면적(개구 직경)이 서로 다르고, 또한 개구 면적의 순으로 배열되는 복수의 액 노즐 h2∼h5를 갖고, 소정의 조건에 따라서 액 노즐 h2∼h5의 전환이 이 순서로(개구 면적이 큰 순서로) 행해진다. 그로 인해, 세정액(L2)의 유량이 동일하면, 개구 면적이 큰 액 노즐 h2로부터 개구 면적이 작은 액 노즐 h5의 순으로 전환됨으로써, 세정액(L2)의 토출 속도가 순차 커진다. 따라서, 도달 지점 P에 있어서의 세정액(L2)의 유속을, 간이한 구성으로 변화시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는, 세정·건조 헤드(100c)는 웨이퍼(W)의 중심축에 대한 기울기가 서로 다르고, 또한 기울기의 순으로 배열됨과 함께, 출구가 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 향하는, 복수의 액 노즐 h2∼h5를 갖고, 소정의 조건에 따라서 액 노즐 h2∼h5의 전환이 이 순서로(기울기가 작은 순서로) 행해진다. 그로 인해, 세정액(L2)의 유량이 동일하면, 기울기가 작은 액 노즐 h2로부터 기울기가 큰 액 노즐 h5의 순으로 전환함으로써, 도달 지점 P에 있어서의 세정액(L2)의 유속 중 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 따르는 속도 성분이 순차 커진다. 그로 인해, 도달 지점 P에 있어서의 세정액(L2)의 속도를, 간이한 구성으로 변화시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는, 복수의 액 노즐 h2∼h5로부터 토출되는 세정액(L2)이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 도달하는 각 도달 지점 P가 모두 대략 동일 지점으로 되도록, 각 액 노즐 h2∼h5와 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 거리와, 각 액 노즐 h2∼h5의 기울기가 설정되어 있다. 그로 인해, 액 노즐 h2∼h5를 전환해도, 도중에 끊기는 일 없이 연속해서 세정액(L2)이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 공급된다. 그로 인해, 레지스트의 용해물을 웨이퍼(W) 상으로부터 충분히 제거할 수 있어, 현상 결함의 발생이 크게 억제된다.
이상과 같은 본 실시 형태에서는, 도 16에 도시되는 바와 같이, 세정·건조 헤드(100c)의 이동 속도가 빨라도 건조 지연이나 액튀김에 수반되는 현상 결함의 발생을 억제할 수 있어, 처리 시간을 크게 단축하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 17의 (a)에 도시되는 바와 같이, 세정·건조 헤드(100c)는 복수의 가스 노즐 h61∼h64를 가져도 된다. 가스 노즐 h61∼h64는, 상방으로부터 볼 때, 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따르도록 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연부를 향해 이 순서로 배열되어 있다. 가스 노즐 h61∼h64는 각각, 각 액 노즐 h2∼h5에 대응하여 배치되어 있다. 가스 노즐 h61∼h64의 출구는, 연직 하방을 향하고 있다. 이 경우, 세정액(L2)이 토출되는 액 노즐 h2∼h5가 순차 전환되는 것에 수반하여, 가스 노즐 h61∼h64도 순차 전환한다. 그로 인해, 세정액(L2)이 토출되고 있는 액 노즐 h2∼h5에 가까운 위치에 있는 가스 노즐 h61∼h64로부터 건조 가스(G)가 토출되므로, 건조 가스(G)의 웨이퍼(W)에의 도달 위치와, 세정액(L2)의 웨이퍼(W)에의 도달 위치의 거리가 유지되어, 건조 지연이 억제된다. 따라서, 건조 지연에 의해 레지스트의 용해물이 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 것이 억제되어, 현상 결함의 발생이 크게 억제된다.
도 17의 (b)에 도시되는 바와 같이, 액 노즐 h2∼h5는, 상방으로부터 볼 때, 웨이퍼(W)의 접선 방향에 있어서 1열로 배열되어 있어도 된다. 이 경우, 복수의 액 노즐 h2∼h5로부터 토출되는 세정액(L2)이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 도달하는 각 도달 지점 P를 모두 대략 동일 지점으로 하는 것이 용이해진다.
도 17의 (c)에 도시되는 바와 같이, 세정·건조 헤드(100c)는 복수의 가스 노즐 h8∼h11을 갖고 있고, 액 노즐 h2∼h5 및 가스 노즐 h8∼h11이 모두, 상방으로부터 볼 때, 웨이퍼(W)의 접선 방향에 있어서 1열로 배열되어 있어도 된다. 가스 노즐 h8∼h11의 선단측(출구측)이 기울어지는 방향은, 상방으로부터 볼 때, 웨이퍼(W)의 접선 방향을 따름과 함께 웨이퍼(W)의 회전 방향 상류측으로부터 하류측을 향하는 방향이다. 도 17의 (c)에 있어서는, 가스 노즐 h8∼h11의 세트는, 웨이퍼(W)의 직경 방향에 있어서, 가스 노즐 h6과 액 노즐 h2∼h5의 세트 사이에 위치하고 있다. 이 경우, 건조 지연의 억제와, 세정액(L2)의 도달 지점 P의 일치를 양립할 수 있다.
도시는 하지 않았지만, 노즐 h5∼h2는, 상방으로부터 볼 때, 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따르도록 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연부를 향해 이 순서로 배열되어 있어도 된다. 즉, 노즐 h2∼h5가, 상기 실시 형태의 배열순과는 역순으로 되어 있어도 된다.
도 18의 (a)에 도시되는 바와 같이, 각 액 노즐 h2∼h5는, 당해 액 노즐 h2∼h5보다도 소직경인 복수의 소형 노즐을 묶어 1세트로 한 집합 노즐에 의해 구성되어 있어도 된다. 이 소형 노즐로부터 토출되는 세정액(L2)은, 도 18의 (b)에 도시되는 바와 같이, 대략 동일한 지점에 도달한다. 이 경우, 소형 노즐을 사용함으로써, 각 소형 노즐로부터 토출되는 세정액(L2)의 유속을 높일 수 있음과 함께, 당해 소형 노즐을 복수 묶어 사용함으로써, 필요한 세정액(L2)의 유량을 확보할 수 있다.
세정·건조 헤드(100c)는, 적어도 하나의 액 노즐을 갖고 있으면 된다. 액 노즐이 하나인 경우에는, 당해 액 노즐로부터 토출되는 세정액(L2)의 유속을 조정 가능한 기구를 부가한 후, 웨이퍼(W) 상의 세정액(L2)의 도달 지점 P가 웨이퍼(W)의 주연으로 이동하는 것에 수반하여, 당해 기구가 유속을 조정하여 당해 액 노즐로부터 토출되는 세정액(L2)의 유속을 빠르게 하면 된다(도 19 참조).
도 20에 도시되는 바와 같이, 2개의 세정·건조 헤드(100c1, 100c2)를 사용하여, 웨이퍼(W)의 세정을 행해도 된다. 구체적으로는, 상기 실시 형태와 마찬가지로 건조 영역(D)을 형성할 때까지는 1개의 세정·건조 헤드(100c1)로 행한다. 그 후, 2개의 세정·건조 헤드(100c1, 100c2)를 서로 반대 방향을 향해 이동시키면서, 각 액 노즐 h2∼h5로부터 세정액(L2)을 토출시킨다. 세정·건조 헤드(100c1, 100c2)의 액 노즐 h2∼h5의 전환 타이밍은, 도 21에 나타내어지는 바와 같이, 모두 동일해지도록 설정할 수 있다. 이 경우, 서로 반대 방향으로 이동하는 액 노즐로부터 각각 세정액(L2)이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 토출된다. 그로 인해, 큰 사이즈의 웨이퍼(W)에 대해서도, 웨이퍼(W)에 충분한 양의 세정액(L2)을 공급할 수 있다.
가스 노즐 h6의 개구 면적(개구 직경)은, 예를 들어 노즐 h2의 개구 면적(개구 직경)과 동일 정도로 설정할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 액 노즐 h2∼h5를 전환하여 세정액(L2)의 토출 속도를 제어함으로써, 도달 지점 P에 있어서의 세정액(L2)의 유속과 도달 지점 P에 있어서의 웨이퍼(W)의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록 하였지만, 액 노즐로부터 토출되는 세정액(L2)의 토출 속도는 일정하게 하고, 웨이퍼(W)의 회전수를 제어함으로써, 당해 차가 소정의 범위 내로 되도록 해도 된다. 또한, 세정액(L2)의 토출 속도와 웨이퍼(W)의 회전수의 양쪽을 제어함으로써, 당해 차가 소정의 범위 내로 되도록 해도 된다.
액 노즐과 가스 노즐이 동일한 하나의 세정·건조 헤드(100c)에 설치되어 있을 필요는 없다. 즉, 이들 노즐이 각각의 헤드에 설치되어 있고, 각 헤드의 동작을 각각 제어해도 된다.
1 : 도포·현상 장치
20 : 회전 보유 지지부
100 : 표면 세정·건조부
100c : 세정·건조 헤드
h2∼h5 : 액 노즐
h6 : 가스 노즐
CU : 제어 장치
W : 웨이퍼

Claims (17)

  1. 표면에 대해 수직한 축 주위로 기판을 회전시키는 회전 구동부와,
    상기 기판보다도 상방에 위치함과 함께 상기 기판의 상기 표면에 세정액을 토출하는, 복수의 액 노즐과,
    상기 기판의 회전수와, 상기 액 노즐의 이동과, 상기 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도를 제어하는 제어부를 구비하고,
    복수의 상기 액 노즐은, 개구 면적이 서로 다르고, 또한 개구 면적의 순으로 배열되어 있고,
    상기 액 노즐로부터 토출된 세정액이 상기 회전 구동부에 의해 회전 구동된 상기 기판의 상기 표면에 도달한 도달 지점에 있어서, 당해 세정액의 흐름 방향이 상기 기판의 선속도 방향을 따르는 방향으로 되도록, 상기 액 노즐이 설정되고,
    상기 제어부는, 상기 회전 구동부에 의해 상기 기판을 회전시키고, 또한 상기 액 노즐을 상기 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서,
    상기 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 상기 도달 지점에 있어서의 상기 기판의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 상기 기판의 회전수와, 상기 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽을 제어하는 것과 함께
    개구 면적이 큰 상기 액 노즐로부터 개구 면적이 작은 상기 액 노즐의 순으로 전환하면서 상기 액 노즐로부터 세정액을 토출시키는, 기판 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 복수의 상기 액 노즐은, 상기 축에 대한 기울기가 서로 다르고, 또한 기울기의 순으로 배열됨과 함께, 출구가 상기 기판의 상기 표면을 향하고 있고,
    상기 제어부는, 상기 회전 구동부에 의해 상기 기판을 회전시키고, 또한 상기 액 노즐을 상기 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 기울기가 작은 상기 액 노즐로부터 기울기가 큰 상기 액 노즐의 순으로 전환하면서 상기 액 노즐로부터 세정액을 토출시키는, 기판 세정 장치.
  3. 표면에 대해 수직한 축 주위로 기판을 회전시키는 회전 구동부와,
    상기 기판보다도 상방에 위치함과 함께 상기 기판의 상기 표면에 세정액을 토출하는, 복수의 액 노즐과,
    상기 기판의 회전수와, 상기 액 노즐의 이동과, 상기 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도를 제어하는 제어부를 구비하고,
    복수의 상기 액 노즐은, 상기 축에 대한 기울기가 서로 다르고, 또한 기울기의 순으로 배열됨과 함께, 출구가 상기 기판의 상기 표면을 향하고 있고,
    상기 액 노즐로부터 토출된 세정액이 상기 회전 구동부에 의해 회전 구동된 상기 기판의 상기 표면에 도달한 도달 지점에 있어서, 당해 세정액의 흐름 방향이 상기 기판의 선속도 방향을 따르는 방향으로 되도록, 상기 액 노즐이 설정되고,
    상기 제어부는, 상기 회전 구동부에 의해 상기 기판을 회전시키고, 또한 상기 액 노즐을 상기 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서,
    상기 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 상기 도달 지점에 있어서의 상기 기판의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 상기 기판의 회전수와, 상기 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽을 제어하는 것과 함께
    기울기가 작은 상기 액 노즐로부터 기울기가 큰 상기 액 노즐의 순으로 전환하면서 상기 액 노즐로부터 세정액을 토출시키는, 기판 세정 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 복수의 상기 액 노즐로부터 토출되는 세정액이 상기 기판의 상기 표면에 도달하는 각 도달 지점이 모두 동일 지점으로 되도록, 상기 각 액 노즐과 상기 기판의 상기 표면과의 거리와, 상기 각 액 노즐의 기울기가 설정되어 있는, 기판 세정 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판보다도 상방에 위치함과 함께 상기 기판의 상기 표면에 건조 가스를 토출하는 적어도 하나의 가스 노즐을 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 가스 노즐이 상기 액 노즐보다도 상기 기판의 중앙측에 위치하도록, 상기 가스 노즐 및 상기 액 노즐을 이동시키는, 기판 세정 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 상기 도달 지점에 있어서의 상기 기판의 선속도의 차가 ±25m/sec로 되도록, 상기 기판의 회전수와, 상기 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽을 제어하는, 기판 세정 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액 노즐은, 당해 액 노즐보다도 소직경인 복수의 소형 노즐을 묶어 1세트로 한 집합 노즐에 의해 구성되어 있는, 기판 세정 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판보다도 상방에 위치함과 함께 상기 기판의 상기 표면에 세정액을 토출하는, 적어도 하나의 다른 액 노즐을 더 구비하고,
    상기 다른 액 노즐로부터 토출된 세정액이 상기 회전 구동부에 의해 회전 구동된 상기 기판의 상기 표면에 도달한 다른 도달 지점에 있어서, 당해 세정액의 흐름 방향은, 상기 기판의 선속도 방향을 따르는 방향으로 되도록 설정되고,
    상기 제어부는, 상기 회전 구동부에 의해 상기 기판을 회전시키고, 또한 상기 다른 액 노즐을 상기 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 상기 액 노즐과는 다른 방향으로 이동시키면서, 상기 다른 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 상기 다른 도달 지점에 있어서의 상기 기판의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 상기 기판의 회전수와, 상기 다른 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽을 제어하는, 기판 세정 장치.
  9. 표면에 대해 수직한 축 주위로 기판을 회전시키면서, 상기 기판보다도 상방에 위치하는 적어도 하나의 액 노즐로부터 상기 기판의 상기 표면의 중앙부에 세정액을 토출시키고, 그 후, 상기 액 노즐을 상기 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시켜, 상기 액 노즐로부터 토출된 세정액이 상기 기판의 표면에 도달한 도달 지점을 상기 기판의 중앙측으로부터 주연측으로 이동시킴으로써, 상기 기판의 상기 표면을 세정하는 세정 공정을 포함하고,
    상기 세정 공정에서는,
    상기 액 노즐로부터 토출된 세정액이 회전 중인 상기 기판의 상기 표면에 도달한 상기 도달 지점에 있어서, 당해 세정액의 흐름 방향이, 상기 기판의 선속도 방향을 따르는 방향으로 되도록 설정되고,
    상기 기판을 회전시키고, 또한 상기 액 노즐을 상기 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 상기 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 상기 도달 지점에 있어서의 상기 기판의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 상기 기판의 회전수와, 상기 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽이 제어되고,
    상기 기판을 회전시키고, 또한 상기 액 노즐을 상기 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키고 있는 동안, 상기 액 노즐이 상기 기판의 주연부를 향함에 따라 상기 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속이 커지도록 상기 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도가 제어되는, 기판 세정 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 세정 공정에서는, 상기 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 상기 도달 지점에 있어서의 상기 기판의 선속도의 차가 ±25m/sec로 되도록, 상기 기판의 회전수와, 상기 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽이 제어되는, 기판 세정 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 세정 공정에서는, 상기 기판을 회전시키고, 또한 상기 액 노즐을 상기 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키고 있는 동안, 상기 도달 지점에 있어서의 상기 기판의 구심 가속도가 일정해지도록 상기 기판의 회전수가 제어되는, 기판 세정 방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 세정 공정에서는, 개구 면적이 서로 다르고, 또한 개구 면적의 순으로 배열되는 복수의 상기 액 노즐로부터 상기 기판의 상기 표면에 세정액을 토출시켜 상기 기판의 상기 표면을 세정하는 데 있어서, 상기 기판을 회전시키고, 또한 상기 액 노즐을 상기 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 개구 면적이 큰 상기 액 노즐로부터 개구 면적이 작은 상기 액 노즐의 순으로 전환하면서 상기 액 노즐로부터 세정액을 토출시키는, 기판 세정 방법.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 세정 공정에서는, 상기 축에 대한 기울기가 서로 다르고, 또한 기울기의 순으로 배열됨과 함께, 출구가 상기 기판의 상기 표면을 향하는, 복수의 상기 액 노즐로부터, 상기 기판의 상기 표면에 세정액을 토출시켜 상기 기판의 상기 표면을 세정하는 데 있어서, 상기 기판을 회전시키고, 또한 상기 액 노즐을 상기 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 기울기가 작은 상기 액 노즐로부터 기울기가 큰 상기 액 노즐의 순으로 전환하면서 상기 액 노즐로부터 세정액을 토출시키는, 기판 세정 방법.
  14. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 세정 공정에서는,
    상기 기판을 회전시키고, 또한 적어도 하나의 가스 노즐로부터 상기 기판의 상기 표면의 중앙부에 건조 가스를 토출시켜, 상기 기판의 상기 표면의 중앙부에 건조 영역을 형성한 후,
    상기 기판을 회전시키고, 또한 상기 액 노즐을 상기 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 상기 도달 지점에 있어서의 세정액의 유속과 상기 도달 지점에 있어서의 상기 기판의 선속도의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 상기 기판의 회전수와, 상기 액 노즐로부터 토출되는 세정액의 토출 속도 중 적어도 한쪽이 제어되는, 기판 세정 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 세정 공정에서는, 복수의 상기 액 노즐로부터 상기 기판의 상기 표면에 세정액을 토출시킴과 함께, 복수의 상기 가스 노즐로부터 상기 기판의 상기 표면에 건조 가스를 세정액의 상기 도달 지점보다도 중앙측으로 토출시키는 데 있어서, 복수의 상기 액 노즐 및 복수의 상기 가스 노즐을 상기 기판의 중앙측으로부터 주연측을 향해 이동시키면서, 복수의 상기 액 노즐의 전환에 맞추어 상기 각 가스 노즐을 차례로 전환하면서 상기 가스 노즐로부터 건조 가스를 토출시키는, 기판 세정 방법.
  16. 제9항 또는 제10항에 기재된 방법을 기판 세정 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  17. 삭제
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