KR102137878B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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히로시 아베
마나부 오쿠타니
다카시 오타
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

(과제) 기판의 표면의 화학적 성질을 변화시키는 개질 처리액의 반응성을 높일 수 있는 기술을 제공한다.
(해결 수단) 기판 (W) 의 표면을 처리하는 기판 처리 방법으로서, (a) 기판 (W) 을 회전시키면서 그 기판 (W) 의 표면에 IPA 를 공급하여 처리하는 제 1 용제 공급 공정 S4 와, (b) 제 1 용제 공급 공정 S4 후에 실릴화액을 공급하여 액막을 형성하는 개질 처리액 공급 공정 S5 와, (c) 제 1 용제 공급 공정 S4 및 개질 처리액 공급 공정 S5 에서 기판 (W) 을 가열하는 공정을 포함한다. 상기 공정 (c) 는, 개질 처리액 공급 공정 S5 에서 기판 (W) 에 부여하는 단위 시간 당의 열량 (H2) 가, 제 1 용제 공급 공정 S4 에서 기판 (W) 에 부여하는 단위 시간 당의 열량 (H1) 보다 큰 공정이다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE TREATMENT METHOD AND SUBSTRATE TREATMENT APPARATUS}
이 발명은, 기판을 처리액으로 처리하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리의 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치나 유기 EL (Electroluminescence) 등의 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 장치 등의 제조 공정에서는, 기판 표면의 화학적 성질을 원하는 성질로 변화시키기 위해서, 소정의 개질 처리액으로 처리하는 경우가 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에서는, 미세한 패턴이 형성된 기판의 표면을 실란 커플링제 용액 (실릴화액) 으로 기판을 처리함으로써, 기판의 표면에 소수성 보호막을 형성하여, 기판의 표면을 소수화하고 있다. 기판의 표면을 소수화함으로써, 처리액 (구체적으로는, IPA) 의 젖음성이 저하하여, 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.
또한, 특허문헌 1 에서는, 실릴화액의 반응성을 높이기 위하여, 실릴화액으로 처리하는 소수화액 공급 공정으로, 기판 (W) 을 가열하는 것이 기재되어 있다. 또한, 실릴화액으로 처리하기 전의 IPA 로 처리하는 제 1 유기 용제 공급 공정으로, 기판을 예열하는 것도 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2014-197571호
그러나, 특허문헌 1 에서는, 소수화액 공급 공정에 있어서의 기판의 온도가, 제 1 유기 용제 공급 공정에 있어서의 기판의 온도와 동일해지도록 가열이 실시된다. 이 경우, 기판 (W) 에 공급된 실릴화액을 충분히 가열할 수 없는 것에 의해, 기판의 소수화를 촉진하는 것이 곤란한 경우가 있었다.
그래서, 본 발명은, 기판에 공급되는 개질 처리액의 반응성을 높일 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 제 1 양태는, 기판의 표면을 처리하는 기판 처리 방법으로서, (a) 기판을 회전시키면서 당해 기판의 표면에 제 1 처리액을 공급하여 처리하는 공정과, (b) 상기 공정 (a) 후, 상기 기판의 상기 표면에 당해 표면의 화학적 성질을 변화시키는 개질 처리액을 공급하여 액막을 형성하는 공정과, (c) 상기 공정 (a) 및 상기 공정 (b) 에서 상기 기판을 가열하는 공정을 포함하고, 상기 공정 (c) 는, 상기 공정 (b) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량이, 상기 공정 (a) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량보다 큰 공정이다.
제 2 양태는, 제 1 양태의 기판 처리 방법으로서, 상기 공정 (c) 는, 상기 기판의 이면측에 배치된 가열부로부터 상기 기판에 상기 열량을 부여하는 공정이다.
제 3 양태는, 제 2 양태의 기판 처리 방법으로서, 상기 공정 (c) 는, 상기 가열부를 상기 기판에 접근시킴으로써, 상기 기판에 부여하는 열량을 증대시키는 공정을 포함한다.
제 4 양태는, 제 2 양태 또는 제 3 양태의 기판 처리 방법으로서, 상기 공정 (c) 는, 상기 가열부의 온도를 상승시킴으로써, 상기 기판에 부여하는 열량을 증대시키는 공정을 포함한다.
제 5 양태는, 제 1 양태 내지 제 4 양태의 어느 하나의 기판 처리 방법으로서, 상기 공정 (b) 는, (b-1) 회전하는 상기 기판에 공급된 상기 개질 처리액을 상기 기판의 외주부에 확산시켜 상기 개질 처리액의 액막을 형성하는 공정과, (b-2) 상기 공정 (b-1) 후, 상기 개질 처리액의 상기 액막을 유지하는 공정을 포함하고, 상기 공정 (c) 는, 상기 공정 (b-2) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량이, 상기 공정 (b-1) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량보다 큰 공정이다.
제 6 양태는, 제 5 양태의 기판 처리 방법으로서, 상기 공정 (c) 는, 상기 공정 (b-2) 에 있어서, 상기 기판의 외주부에 부여하는 단위 시간 당의 열량이, 상기 기판의 중앙부에 부여하는 단위 시간 당의 열량보다 큰 공정이다.
제 7 양태는, 제 1 양태의 기판 처리 방법으로서, (d) 상기 공정 (b) 후, 기판을 회전시키면서, 상기 기판의 상기 표면에 제 2 처리액을 공급하는 공정을 추가로 포함한다.
제 8 양태는, 제 7 양태의 기판 처리 방법으로서, 상기 공정 (c) 는, 상기 공정 (d) 에서 상기 기판을 가열하는 공정을 포함하고, 또한, 상기 공정 (b) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량이, 상기 공정 (d) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량보다 큰 공정이다.
제 9 양태는, 제 8 양태의 기판 처리 방법으로서, 상기 공정 (c) 는, 상기 공정 (a) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량이, 상기 공정 (d) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량보다 큰 공정이다.
제 10 양태는, 제 8 양태의 기판 처리 방법으로서, 상기 공정 (c) 는, 상기 공정 (d) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량이, 상기 공정 (a) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량보다 큰 공정이고, 상기 공정 (d) 의 상기 제 2 처리액이, 이소프로필알코올을 포함한다.
제 11 양태는, 제 1 양태 내지 제 10 양태의 어느 하나의 기판 처리 방법으로서, (e) 상기 공정 (b) 후, 상기 공정 (a) 에 있어서의 상기 기판의 회전 속도보다 고속으로 상기 기판을 회전시킴으로써, 상기 기판을 건조시키는 공정을 추가로 포함한다.
제 12 양태는, 제 1 양태 내지 제 11 양태의 어느 하나의 기판 처리 방법으로서, 상기 공정 (a) 의 상기 제 1 처리액이, 이소프로필알코올을 포함한다.
제 13 양태는, 기판의 표면을 처리하는 기판 처리 장치로서, 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 회전 유지부와, 상기 회전 유지부에 유지된 상기 기판의 표면에 제 1 처리액을 공급하는 제 1 처리액 공급부와, 상기 기판의 표면의 화학적 성질을 변화시키는 개질 처리액을 상기 회전 유지부에 유지된 상기 기판의 표면에 공급함으로써, 상기 표면에 상기 개질 처리액의 액막을 형성 가능한 개질 처리액 공급부와, 상기 회전 유지부에 유지된 상기 기판을 가열하는 가열부와, 상기 개질 처리액 공급부가 상기 기판에 상기 개질 처리액을 공급할 때에 상기 가열부가 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량이, 상기 제 1 처리액 공급부가 상기 기판에 제 1 처리액을 공급할 때에 상기 가열부가 상기 기판에 부여하는 열량보다 커지도록, 상기 가열부를 제어하는 제어부를 구비한다.
제 1 양태의 기판 처리 방법에 의하면, 개질 처리액으로 처리할 때에, 제 1 처리액으로 처리할 때보다 기판을 고온으로 할 수 있다. 이 때문에, 개질 처리액을 고온으로 가열할 수 있기 때문에, 개질 처리액의 반응성을 높일 수 있다.
제 2 양태의 기판 처리 방법에 의하면, 기판의 이면측의 가열부로부터 기판에 열량을 부여하기 때문에, 표면에 액체가 공급된 상태에서도 양호하게 기판을 가열할 수 있다.
제 3 양태의 기판 처리 방법에 의하면, 가열부를 기판에 접근시킴으로써, 기판을 고온으로 가열할 수 있다.
제 4 양태의 기판 처리 방법에 의하면, 가열부를 승온시킴으로써, 기판을 승온할 수 있다.
제 5 양태의 기판 처리 방법에 의하면, 개질 처리액의 액막이 유지된 상태, 즉, 기판 전체면에 개질 처리액이 널리 퍼진 상태에서, 기판을 고온으로 할 수 있다. 이 때문에, 기판의 전역에서 개질 처리를 양호하게 실시할 수 있다.
제 6 양태의 기판 처리 방법에 의하면, 기판의 외주부에 부여되는 단위 시간 당의 열량이 기판의 중앙부보다 크기 때문에, 특히, 외주부에 있어서 기판의 외주부가 잘 따뜻해지지 않는 경우에, 기판의 온도를 균일화할 수 있다.
제 7 양태의 기판 처리 방법에 의하면, 기판 상에 개질 처리액이 잔존하고 있던 경우에, 그 개질 처리액을 제 2 처리액으로 씻어낼 수 있다.
제 8 양태의 기판 처리 방법에 의하면, 제 2 처리액을 가열할 수 있기 때문에, 제 2 처리액에 대한 치환을 촉진시킬 수 있다.
제 9 양태의 기판 처리 방법에 의하면, 제 1 처리액으로 처리할 때에 기판을 비교적 고온으로 예열할 수 있기 때문에, 개질 처리액으로 처리할 때에 기판을 목표로 하는 온도까지 신속히 도달시킬 수 있다. 이에 의해, 개질 처리를 양호하게 실시할 수 있다.
제 10 양태의 기판 처리 방법에 의하면, 개질 처리액을 이소프로필알코올로 치환할 수 있다. 또한, 이소프로판올을 공급하는 공정에 있어서, 제 1 처리액을 공급할 때의 온도보다 높은 온도로 가열하기 때문에, 개질 처리액으로부터 이소프로판올로의 치환을 촉진시킬 수 있다.
제 11 양태의 기판 처리 방법에 의하면, 기판을 고속으로 회전시킴으로써, 기판을 건조시킬 수 있다.
제 12 양태의 기판 처리 방법에 의하면, 이소프로필알코올로 기판을 처리함으로써, 기판의 수분을 제거할 수 있다. 이에 의해, 개질 처리액에 의한 기판의 표면 개질을 바람직하게 실시할 수 있다.
도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다.
도 2 는 제 1 실시형태의 처리 유닛 (2) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 3 은 제 1 실시형태의 스핀 척 (5) 및 히터 유닛 (6) 의 평면도이다.
도 4 는 히터 유닛 (6) 이 구비하는 제 1 및 제 2 히터 플레이트 (60A, 60B) 를 나타내는 개략 사시도이다.
도 5 는 척 핀 (20) 의 구조예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6 은 척 핀 (20) 의 평면도이다.
도 7 은 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 주요부의 전기적 접속을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8 은 제 1 실시형태의 기판 처리 장치 (1) 에 의해 기판 (W) 을 처리할 때의 제 1 처리예를 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 9 는 제 1 용제 공급 공정 S4 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 측면도이다.
도 10 은 개질 처리액 공급 공정 S5 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 측면도이다.
도 11 은 제 2 용제 공급 공정 S6 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 측면도이다.
도 12 는 제 1 실시형태의 기판 처리 장치 (1) 에 의해 처리되는 기판 (W) 의 박막 패턴 (101) 의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13 은 히터 유닛 (6) 이 기판 (W) 에 대하여 부여하는 단위 시간 당의 열량의 변경예를 나타내는 도면이다.
도 14 는 히터 유닛 (6) 이 기판 (W) 에 대하여 부여하는 단위 시간 당의 열량의 다른 변경예를 나타내는 도면이다.
도 15 는 히터 유닛 (6) 이 기판 (W) 에 대하여 부여하는 단위 시간 당의 열량의 다른 변경예를 나타내는 도면이다.
도 16 은 들어 올림 공정 S51 에 있어서의 기판 (W) 의 가열예를 나타내는 도면이다.
도 17 은 들어 올림 공정 S51 에 있어서의 기판 (W) 의 가열예를 나타내는 도면이다.
도 18 은 제 2 실시형태의 개질 처리액 공급 공정 S5a 및 제 2 용제 공급 공정 S6 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 이 실시형태에 기재되어 있는 구성 요소는 어디까지나 예시이며, 본 발명의 범위를 그들로만 한정하는 취지의 것은 아니다. 도면에 있어서는, 이해를 용이하게 하기 위하여, 필요에 따라 각 부의 치수나 수가 과장 또는 간략화하여 도시되어 있는 경우가 있다.
＜1. 제 1 실시형태＞
도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 실리콘 웨이퍼 등의 기판 (W) 을 1 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 이 실시형태에서는, 기판 (W) 은, 원판상으로 형성되어 있다.
기판 처리 장치 (1) 는, 복수의 처리 유닛 (2), 로드 포트 (LP), 반송 로봇 (IR), 반송 로봇 (CR) 및 제어 유닛 (3) 을 포함한다. 처리 유닛 (2) 은, 처리액으로 기판 (W) 을 처리한다. 복수의 처리 유닛 (2) 은, 예를 들어, 동일한 구성을 가지고 있다. 로드 포트 (LP) 는, 처리 유닛 (2) 으로 처리되는 복수 장의 기판 (W) 을 수용하는 캐리어 (C) 가 재치 (載置) 된다. 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. 제어 유닛 (3) 은, 기판 처리 장치 (1) 의 각 요소의 동작을 제어한다.
도 2 는, 제 1 실시형태의 처리 유닛 (2) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 처리 유닛 (2) 은, 스핀 척 (5), 가열부로서의 히터 유닛 (6), 승강 유닛 (7), 컵 (8) 과, 하면 노즐 (9), DIW 노즐 (10), 제 1 이동 노즐 (11), 제 2 이동 노즐 (12) 및 챔버 (13) (도 1 참조) 를 구비하고 있다.
스핀 척 (5) 은, 1 장의 기판 (W) 을 수평의 자세로 유지하면서, 기판 (W) 의 중앙부를 통과하는 연직의 회전 축선 (A1) 주위로 기판 (W) 을 회전시킨다. 히터 유닛 (6) 은, 기판 (W) 을 하면측으로부터 가열한다. 승강 유닛 (7) 은, 히터 유닛 (6) 을 기판 (W) 의 하방에서 상하동시킨다. 컵 (8) 은, 스핀 척 (5) 을 둘러싸는 것이 가능한 통상으로 형성되어 있다. 하면 노즐 (9) 은, 기판 (W) 의 하면에 처리 유체를 공급한다. DIW 노즐 (10) 은, 기판 (W) 의 상면에 린스액으로서의 탈이온수 (DIW) 를 공급한다. 제 1 및 제 2 이동 노즐 (11, 12) 은, 기판 (W) 의 상방에서 이동 가능하게 구성되어 있다. 챔버 (13) 는, 컵 (8) 을 수용 가능하게 구성되어 있다. 챔버 (13) 에는, 기판 (W) 을 반입/반출하기 위한 반입/반출구가 형성되어 있고, 이 반입/반출구를 개폐하는 셔터 유닛이 구비되어 있다.
스핀 척 (5) 은, 척 핀 (20) (척 부재) 과, 스핀 베이스 (21) 와, 스핀 베이스 (21) 의 하면 중앙에 결합된 회전축 (22) 과, 회전축 (22) 에 회전력을 부여하는 전동 모터 (23) 를 포함한다. 회전축 (22) 은 회전 축선 (A1) 을 따라 연직 방향으로 연장되어 있고, 이 실시형태에서는 중공 축이다. 회전축 (22) 의 상단에, 스핀 베이스 (21) 가 결합되어 있다. 스핀 베이스 (21) 는, 수평 방향을 따른 원반 형상을 가지고 있다. 스핀 베이스 (21) 의 상면의 주연부에는, 복수의 척 핀 (20) 이 둘레 방향에 간격을 두고 배치되어 있다.
복수의 척 핀 (20) 은, 기판 (W) 의 둘레단에 접촉하여 기판 (W) 을 파지 (把持) 하는 닫힘 상태와, 기판 (W) 의 둘레단으로부터 퇴피한 열림 상태 사이에서 개폐 가능하다. 또한, 복수의 척 핀 (20) 은, 열림 상태에 있어서, 기판 (W) 의 주연부의 하면에 접촉하여, 기판 (W) 을 하방으로부터 지지한다.
척 핀 구동 유닛 (25) 은, 척 핀 (20) 을 개폐 구동한다. 척 핀 구동 유닛 (25) 은, 예를 들어, 스핀 베이스 (21) 에 내장된 링크 기구 (26) 와, 스핀 베이스 (21) 밖에 배치된 구동원 (27) 을 포함한다. 구동원 (27) 은, 예를 들어, 볼 나사 기구와, 거기에 구동력을 부여하는 전동 모터를 포함한다.
히터 유닛 (6) 은, 스핀 베이스 (21) 의 상방에 배치되어 있다. 히터 유닛 (6) 의 하면에는, 회전 축선 (A1) 을 따라 연직 방향으로 연장되는 승강축 (30) 이 결합되어 있다. 승강축 (30) 은, 스핀 베이스 (21) 의 중앙부에 형성된 관통공 (24) 과, 중공의 회전축 (22) 을 삽입 통과하고 있다. 승강축 (30) 의 하단은, 회전축 (22) 의 하단보다 더욱 하방에까지 연장되어 있다. 이 승강축 (30) 의 하단에, 승강 유닛 (7) 이 결합되어 있다. 승강 유닛 (7) 을 작동시킴으로써, 히터 유닛 (6) 은, 스핀 베이스 (21) 의 상면에 가까운 하위치로부터, 기판 (W) 의 하면을 지지하여 척 핀 (20) 으로부터 들어 올리는 상위치까지의 사이에서 상하동한다.
승강 유닛 (7) 은, 예를 들어, 볼 나사 기구와, 거기에 구동력을 부여하는 전동 모터를 포함한다. 이에 의해, 승강 유닛 (7) 은, 하위치 및 상위치 사이의 임의의 중간 위치에 히터 유닛 (6) 을 배치한다. 예를 들어, 히터 유닛 (6) 의 상면인 가열면 (6a) 을 기판 (W) 의 하면과의 사이에 소정의 간격을 둔 이격 위치에 배치한 상태로, 가열면 (6a) 으로부터의 복사열에 의해 기판 (W) 을 가열할 수 있다. 또한, 히터 유닛 (6) 으로 기판 (W) 을 들어 올리면, 가열면 (6a) 을 기판 (W) 의 하면에 접촉시킨 접촉 상태로, 가열면 (6a) 으로부터의 열 전도에 의해, 기판 (W) 을 보다 큰 열량으로 가열할 수 있다.
제 1 이동 노즐 (11) 은, 제 1 노즐 이동 유닛 (15) 에 의해, 수평 방향 및 연직 방향으로 이동한다. 제 1 이동 노즐 (11) 은, 수평 방향으로의 이동에 의해, 기판 (W) 의 상면의 회전 중심에 대향하는 처리 위치와, 기판 (W) 의 상면에 대향하지 않는 홈 위치 (퇴피 위치) 사이에서 이동한다. 여기서, 「기판 (W) 의 상면의 회전 중심」 이란, 기판 (W) 의 상면에 있어서의 회전 축선 (A1) 과의 교차 위치이다. 「기판 (W) 의 상면에 대향하지 않는 홈 위치」 란, 평면에서 보아, 스핀 베이스 (21) 의 외방의 위치이고, 구체적으로는, 컵 (8) 의 외방의 위치여도 된다.
제 1 이동 노즐 (11) 은, 연직 방향으로의 이동에 의해, 기판 (W) 의 상면에 접근하거나, 기판 (W) 의 상면으로부터 상방으로 퇴피한다. 제 1 노즐 이동 유닛 (15) 은, 예를 들어, 연직 방향을 따른 회동 축과, 회동 축에 결합되어 수평으로 연장되는 아암과, 아암을 구동하는 아암 구동 기구를 포함한다. 아암 구동 기구는, 회동 축을 연직의 회동 축선 주위로 회동시키는 것에 의해 아암을 요동시켜, 회동 축을 연직 방향을 따라 승강시키는 것에 의해, 아암을 상하동시킨다. 제 1 이동 노즐 (11) 은 이 아암에 고정될 수 있다. 아암의 요동 및 승강에 따라, 제 1 이동 노즐 (11) 이 수평 방향 및 수직 방향으로 이동한다.
제 2 이동 노즐 (12) 은, 제 2 노즐 이동 유닛 (16) 에 의해, 수평 방향 및 수직 방향으로 이동한다. 제 2 이동 노즐 (12) 은, 수평 방향으로의 이동에 의해, 기판 (W) 의 상면의 회전 중심에 대향하는 위치와, 기판 (W) 의 상면에 대향하지 않는 홈 위치 (퇴피 위치) 사이에서 이동한다. 여기서, 「홈 위치」 는, 평면에서 보아, 스핀 베이스 (21) 의 외방의 위치이고, 구체적으로는, 컵 (8) 의 외방의 위치여도 된다.
제 2 이동 노즐 (12) 은, 연직 방향으로의 이동에 의해, 기판 (W) 의 상면에 접근하거나, 기판 (W) 의 상면으로부터 상방으로 퇴피한다. 제 2 노즐 이동 유닛 (16) 은, 예를 들어, 연직 방향을 따른 회동 축과, 회동 축에 결합되어 수평으로 연장되는 아암과, 아암을 구동하는 아암 구동 기구를 포함한다. 아암 구동 기구는, 회동 축을 연직의 회동 축선 주위로 회동시키는 것에 의해 아암을 요동시켜, 회동 축을 연직 방향을 따라 승강시키는 것에 의해, 아암을 상하동시킨다. 제 2 이동 노즐 (12) 은 아암에 고정될 수 있다. 아암의 요동 및 승강에 따라, 제 2 이동 노즐 (12) 이 수평 방향 및 수직 방향으로 이동한다.
제 1 이동 노즐 (11) 은, 이 실시형태에서는, 유기 용제를 토출하는 유기 용제 노즐로서의 기능을 갖는다. 제 1 이동 노즐 (11) 에는, 유기 용제 공급관 (35) 이 연결되어 있다. 유기 용제 공급관 (35) 에는, 그 유로를 개폐하는 유기 용제 밸브 (37) 가 개재 장착되어 있다. 유기 용제 공급관 (35) 에는, 유기 용제 공급원으로부터, 이소프로필알코올 (IPA) 등의 유기 용제가 공급된다.
제 1 이동 노즐 (11) 은, 이 실시형태에서는, 표면 처리액으로서의 소수화액을 공급하는 소수화액 노즐로서의 기능도 갖는다. 제 1 이동 노즐 (11) 에는, 소수화액 공급관 (36) 이 연결되어 있다. 소수화액 공급관 (36) 에는, 그 유로를 개폐하는 소수화액 밸브 (38) 가 개재 장착되어 있다. 소수화액 공급관 (36) 에는, 소수화액 공급원으로부터, 실란 커플링제 용액 (이하, 「실릴화액」 이라고 칭한다) 등의 소수화액이 공급된다. 실릴화액은, 기판의 표면에 소수성 보호막 (106) (도 12 참조) 을 형성함으로써, 기판 (W) 의 표면을 소수화한다.
후술하는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 기판 (W) 의 건조에 앞서, 실릴화액이 기판 (W) 에 공급됨으로써, 기판 (W) 의 표면이 소수화된다. 이와 같이, 건조 전에 기판 (W) 의 표면 (패턴의 표면을 포함한다) 을 소수화해 둠으로써, 기판 (W) 의 표면 상에 있어서의 액의 접촉각을 직각에 접근시킬 수 있다. 이 때문에, 기판 (W) 상의 패턴의 도괴를 효과적으로 억제할 수 있다.
제 2 이동 노즐 (12) 은, 이 실시형태에서는, 산, 알칼리 등의 약액을 공급하는 약액 노즐로서의 기능을 가지고 있다. 제 2 이동 노즐 (12) 에는, 약액 공급관 (41) 이 연결되어 있다. 약액 공급관 (41) 에는, 그 유로를 개폐하는 약액 밸브 (43) 가 개재 장착되어 있다. 약액 공급관 (41) 에는, 약액 공급원으로부터, 산, 알칼리 등의 약액이 공급된다.
약액은, 예를 들어 에칭액 및 세정액이다. 보다 구체적으로는, 약액은, 불산, SC1 (암모니아 과산화수소수 혼합액), SC2 (염산 과산화수소수 혼합액), 버퍼드 불산 (불산과 불화암모늄의 혼합액) 등이다.
DIW 노즐 (10) 은, 이 실시형태에서는, 기판 (W) 의 상면의 회전 중심을 향하여 DIW 를 토출 가능한 위치에 고정된 노즐이다. DIW 노즐 (10) 에는, DIW 공급원으로부터, DIW 공급관 (46) 을 통하여, DIW 가 공급된다. DIW 공급관 (46) 에는, 그 유로를 개폐하기 위한 DIW 밸브 (47) 가 개재 장착되어 있다. DIW 노즐 (10) 은 고정 노즐일 필요는 없고, 예를 들어, 수평 방향으로 이동 가능한 이동 노즐이어도 된다.
하면 노즐 (9) 은, 중공의 승강축 (30) 을 삽입 통과하고, 또한, 히터 유닛 (6) (보다 상세하게는, 제 1 히터 플레이트 (60A)) 을 관통하고 있다. 하면 노즐 (9) 은, 기판 (W) 의 하면 중앙에 면하는 토출구 (9a) 를 상단에 가지고 있다. 하면 노즐 (9) 에는, 유체 공급원으로부터 유체 공급관 (48) 을 통하여 처리 유체가 공급되고 있다. 공급되는 처리 유체는, 액체여도 되고, 기체여도 된다. 유체 공급관 (48) 에는, 그 유로를 개폐하기 위한 유체 밸브 (49) 가 개재 장착되어 있다.
도 3 은, 제 1 실시형태의 스핀 척 (5) 및 히터 유닛 (6) 의 평면도이다. 스핀 척 (5) 의 스핀 베이스 (21) 는, 평면에서 보아, 회전 축선 (A1) 을 중심으로 하는 원형이고, 그 직경은 기판 (W) 의 직경보다 크다. 스핀 베이스 (21) 의 주연부에는, 간격을 두고 복수 개 (이 실시형태에서는 3 개) 의 척 핀 (20) 이 배치되어 있다.
도 4 는, 히터 유닛 (6) 이 구비하는 제 1 및 제 2 히터 플레이트 (60A, 60B) 를 나타내는 개략 사시도이다. 제 1 히터 플레이트 (60A) 는, 회전 축선 (A1) 을 중심으로 하는 원판상으로 형성되어 있다. 제 2 히터 플레이트 (60B) 는, 제 1 히터 플레이트 (60A) 의 외주를 둘러싸는 원환상으로 형성된 판상의 부재이다. 제 1 및 제 2 히터 플레이트 (60A, 60B) 는, 각각, 스핀 베이스 (21) 의 상면과, 스핀 척 (5) 에 유지되는 기판 (W) 의 하면 사이에 배치되어 있다. 제 1 및 제 2 히터 플레이트 (60A, 60B) 는, 연결 부재 (도시 생략) 를 통하여 서로 연결되어 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 히터 플레이트 (60A) 는, 예를 들어 세라믹스제의 제 1 본체부 (62A) 와, 제 1 본체부 (62A) 에 내장된 제 1 히터 (63A) 를 포함한다. 제 1 본체부 (62A) 의 상면은, 스핀 척 (5) 에 유지되는 기판 (W) 의 하면 중앙부에 대향하는 원형 평탄상으로 형성되어 있다. 제 1 본체부 (62A) 의 상면은, 예를 들어, 기판 (W) 의 하면에 있어서의, 회전 중심을 중심으로 하는 웨이퍼 직경의 약 1/4 의 직경을 갖는 원형의 영역에 대향하고 있다.
제 2 히터 플레이트 (60B) 는, 예를 들어 세라믹스제의 제 2 본체부 (62B) 와, 제 2 본체부 (62B) 에 내장된 제 2 히터 (63B) 를 포함한다. 제 2 본체부 (62B) 의 상면은, 스핀 척 (5) 에 유지되는 기판 (W) 의 하면 주연부에 대향하는 원환 평탄상으로 형성되어 있다. 제 1 및 제 2 본체부 (62A, 62B) 의 상면은, 서로 동일한 수평면을 형성하고 있다. 제 1 히터 (63A) 와 제 2 히터 (63B) 의, 단위 면적 당의 발열량은, 대략 동일하게 되어 있다.
제 2 히터 플레이트 (60B) 의 상면은, 예를 들어, 기판 (W) 의 하면에 있어서의 환상 영역 (회전 중심을 중심으로 하는 웨이퍼 직경의 약 3/4 의 직경을 갖는 원형의 영역을 제외한 환상 영역) 에 대향하고 있다.
제 1 및 제 2 본체부 (62A, 62B) 의 상면에는, 그 상면으로부터 상방을 향하여 돌출된 복수의 지지 핀 (61) 이 형성되어 있다 (도 2 참조). 각 지지 핀 (61) 은, 예를 들어 반구상으로 형성되어 있고, 제 1 및 제 2 본체부 (62A, 62B) 의 상면으로부터 미소 높이 (예를 들어, 0.1 ㎜) 만큼 돌출되어 있다. 기판 (W) 이 복수의 지지 핀 (61) 에 접촉하여 지지되는 경우, 기판 (W) 의 하면은, 예를 들어 0.1 ㎜ 의 미소 간격을 두고 제 1 및 제 2 본체부 (62A, 62B) 의 상면에 대향한다. 기판 (W) 을 제 1 및 제 2 본체부 (62A, 62B) 에 근접한 위치에서 복수의 점에서 지지함으로써, 기판 (W) 을 효율적으로 또한 균일하게 가열할 수 있다.
또한, 복수의 지지 핀 (61) 은 필수는 아니다. 지지 핀 (61) 을 가지고 있지 않은 경우에는, 기판 (W) 을 제 1 및 제 2 본체부 (62A, 62B) 의 상면에 접촉시킬 수 있다. 히터 유닛 (6) 의 가열면 (6a) 은, 지지 핀 (61) 을 가지고 있는 경우에는, 제 1 및 제 2 본체부 (62A, 62B) 의 상면 및 지지 핀 (61) 의 표면을 포함한다. 또한, 지지 핀 (61) 이 구비되어 있지 않은 경우에는, 제 1 및 제 2 본체부 (62A, 62B) 의 상면이 가열면 (6a) 에 상당한다. 이하에서는, 지지 핀 (61) 이 기판 (W) 의 하면에 접하고 있는 상태를, 가열면 (6a) 에 기판 (W) 의 하면이 접하고 있다고 하는 경우가 있다.
제 1 및 제 2 히터 (63A, 63B) 는, 제 1 및 제 2 히터 플레이트 (60A, 60B) 에 내장되어 있는 저항체여도 된다. 제 1 및 제 2 히터 (63A, 63B) 에 통전함으로써, 가열면 (6a) 이 실온 (예를 들어 20 ∼ 30 ℃. 예를 들어 25 ℃) 보다 고온으로 가열된다. 구체적으로는, 제 1 및 제 2 히터 (63A, 63B) 의 통전에 의해, 가열면 (6a) 이, 제 1 및 제 2 이동 노즐 (11, 12) 로부터 공급되는 처리액의 비점보다 고온으로 가열된다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 및 제 2 히터 (63A, 63B) 에 대한 급전선 (64) 은, 승강축 (30) 내에 통과되어 있다. 급전선 (64) 에는, 제 1 및 제 2 히터 (63A, 63B) 에 전력을 공급하는 히터 통전 유닛 (65) 이 접속되어 있다. 히터 통전 유닛 (65) 은, 기판 처리 장치 (1) 의 동작 중, 항상 통전되어도 된다.
지지 핀 (61) 은, 제 1 및 제 2 히터 플레이트 (60A, 60B) 의 상면에 대략 균등하게 배치되어 있다. 제 2 히터 플레이트 (60B) 의 외주단보다 외방에, 척 핀 (20) 이 배치되어 있다. 척 핀 (20) 의 전체가 제 2 히터 플레이트 (60B) 의 외주단보다 외방에 배치되어 있을 필요는 없고, 히터 유닛 (6) 의 상하동 범위에 대향하는 부분이 제 2 히터 플레이트 (60B) 의 외주단보다 외방에 위치하고 있으면 된다.
여기서는, 제 1 히터 플레이트 (60A) 에 승강축 (30) 이 연결되어 있다. 승강축 (30) 에 의해 제 1 히터 플레이트 (60A) 가 승강함으로써, 제 2 히터 플레이트 (60B) 도 연동하여 승강한다.
또한, 히터 유닛 (6) 은, 이 실시형태에서는 제 1 및 제 2 히터 플레이트 (60A, 60B) 로 분리되어 있지만, 이것은 필수가 아니고, 단일의 원반상의 히터 플레이트로 구성되어 있어도 된다. 단일의 원판상의 히터 플레이트의 내부의 적절한 위치에, 제 1 및 제 2 히터와 동일한 열원이 되는 히터를 배치하면 된다. 이 경우, 기판 (W) 의 이면 전체 (단, 주연부를 제외한다) 에 히터 플레이트를 대향하게 된다.
도 5 는, 척 핀 (20) 의 구조예를 설명하기 위한 사시도이다. 또한, 도 6 은, 척 핀 (20) 의 평면도이다. 도 6 중, (a) 는 닫힘 상태를 나타내고 있고, (b) 는 열림 상태를 나타내고 있다.
척 핀 (20) 은, 연직 방향으로 연장된 샤프트부 (53) 와, 샤프트부 (53) 의 상단에 형성된 베이스부 (50) 와, 샤프트부 (53) 의 하단에 형성된 회동 지지부 (54) 를 포함한다. 베이스부 (50) 는, 파지부 (51) 와, 지지부 (52) 를 포함한다. 회동 지지부 (54) 는, 연직 방향을 따른 척 회동 축선 (55) 주위로 회동 가능하게 스핀 베이스 (21) 에 결합되어 있다. 샤프트부 (53) 는, 척 회동 축선 (55) 으로부터 떨어진 위치에 오프셋되어, 회동 지지부 (54) 에 결합되어 있다. 보다 구체적으로는, 샤프트부 (53) 는 척 회동 축선 (55) 보다, 회전 축선 (A1) 으로부터 떨어진 위치에 배치되어 있다. 따라서, 척 핀 (20) 이 척 회동 축선 (55) 주위로 회동되면, 베이스부 (50) 는, 그 전체가 기판 (W) 의 둘레단면을 따라 이동하면서, 척 회동 축선 (55) 주위로 회동한다. 회동 지지부 (54) 는, 스핀 베이스 (21) 의 내부에 형성된 링크 기구 (26) (도 2 참조) 에 결합되어 있다. 이 링크 기구 (26) 로부터의 구동력에 의해, 회동 지지부 (54) 는, 척 회동 축선 (55) 주위로 소정 각도 범위에서 왕복 회동한다. 또한, 기판 (W) 의 둘레단면이란, 기판 (W) 의 외주면이고, 기판 (W) 의 표면 중 주면 (가장 면적이 큰 면) 을 제외한 직경 방향 외방을 향하는 면이다.
베이스부 (50) 는, 평면에서 보아, 쐐기형으로 형성되어 있다. 베이스부 (50) 의 상면에는, 척 핀 (20) 의 열림 상태로 기판 (W) 의 주연부 하면에 맞닿음되어 기판 (W) 을 하방으로부터 지지하는 지지면 (52a) 이 형성되어 있다. 다시 말하면, 베이스부 (50) 는 지지면 (52a) 을 상면으로 하는 지지부 (52) 를 가지고 있다. 파지부 (51) 는, 베이스부 (50) 의 상면에 있어서, 지지부 (52) 와는 다른 위치에서 상방으로 돌출되어 있다. 파지부 (51) 는, 기판 (W) 의 둘레단면에 대향하도록 V 자상으로 열린 유지 홈 (51a) 을 가지고 있다.
회동 지지부 (54) 가 도 6(b) 에 나타내는 열림 상태로부터 척 회동 축선 (55) 주위로 시계 방향으로 회동될 때, 파지부 (51) 는 기판 (W) 의 둘레단면에 접근하고, 지지부 (52) 는 기판 (W) 의 회전 중심으로부터 이반한다. 또한, 회동 지지부 (54) 가 도 6(a) 에 나타내는 닫힘 상태로부터 척 회동 축선 (55) 주위로 반시계 방향으로 회동될 때, 파지부 (51) 는 기판 (W) 의 둘레단면으로부터 이반하고, 지지부 (52) 는 기판 (W) 의 회전 중심에 접근한다.
도 6(a) 에 나타내는 척 핀 (20) 의 닫힘 상태에서는, 유지 홈 (51a) 에 기판 (W) 의 둘레단면이 들어간다. 이 때, 기판 (W) 의 하면은, 지지면 (52a) 으로부터 미소 거리만큼 상방으로 이간한 높이에 위치한다. 도 6B 에 나타내는 척 핀 (20) 의 열림 상태에서는, 유지 홈 (51a) 으로부터 기판 (W) 의 둘레단면이 이탈해 있고, 평면에서 보아, 파지부 (51) 는 기판 (W) 의 둘레단면보다 외방에 위치한다. 척 핀 (20) 의 열림 상태 및 닫힘 상태의 어느 것에 있어서도, 지지면 (52a) 은, 적어도 일부가 기판 (W) 의 주연부 하면의 하방에 위치하고 있다.
척 핀 (20) 이 열림 상태일 때, 척 핀 (20) 은 기판 (W) 을 지지부 (52) 로 지지한다. 그 열림 상태로부터 척 핀 (20) 을 닫힘 상태로 전환하면, 단면 V 자상의 유지 홈 (51a) 에 안내되어 밀려오르면서 기판 (W) 의 둘레단면이 유지 홈 (51a) 내로 안내되고, 유지 홈 (51a) 의 상하의 경사면에 의해 기판 (W) 이 협지된 상태에 이른다. 그 상태로부터 척 핀 (20) 을 열림 상태로 전환하면, 기판 (W) 의 둘레단면이 유지 홈 (51a) 의 하측 경사면에 안내되면서 미끄러져 내려가, 기판 (W) 의 주연부 하면이 지지면 (52a) 에 맞닿는다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 베이스부 (50) 는, 평면에서 보아, 히터 유닛 (6) 의 플레이트 본체 (60) 에 대향하는 가장자리부가, 플레이트 본체 (60) 의 둘레 가장자리 형상에 유사하다. 즉, 지지부 (52) 는, 평면에서 보아, 플레이트 본체 (60) 보다 회전 중심에 대하여 외방에 위치하는 측면 (52b) 을 가지고 있다. 이 때문에, 기판 (W) 보다 약간 작은 원형의 가열면 (6a) 을 갖는 플레이트 본체 (60) 는, 히터 유닛 (6) 이 상하동할 때에, 척 핀 (20) 과 간섭하지 않는다. 이 비간섭 위치 관계는, 척 핀 (20) 이 닫힘 상태 및 열림 상태의 어느 것에 있어서도 유지된다. 즉, 척 핀 (20) 이 닫힘 상태일 때에도 열림 상태일 때에도, 지지부 (52) 의 측면 (52b) 은, 평면에서 보아, 히터 유닛 (6) 의 가열면 (6a) 으로부터 외방으로 이격되어 있다. 그에 의해, 히터 유닛 (6) 은, 척 핀 (20) 이 닫힘 상태이거나 열림 상태인 것에 관계없이, 가열면 (6a) 을 측면 (52b) 의 내측을 통과시키면서, 승강할 수 있다.
기판 (W) 의 직경은, 예를 들어 300 ㎜ 이고, 제 2 히터 플레이트 (60B) 의 상면의 직경은 예를 들어 294 ㎜ 이다. 이 때문에, 제 2 히터 플레이트 (60B) 의 상면 (가열면) 은, 척 핀 (20) 에 유지된 기판 (W) 의 하면의 둘레 가장자리 영역에 대향한다. 척 핀 (20) 의 닫힘 상태 및 열림 상태의 어느 것에 있어서도, 제 2 히터 플레이트 (60B) 의 외주연의 외측에 소정의 미소 간격 (예를 들어 2 ㎜) 이상의 간격을 확보한 상태로, 지지부 (52) 가 배치된다.
파지부 (51) 는, 척 핀 (20) 의 닫힘 상태에 있어서, 그 내측 가장자리가, 플레이트 본체 (60) 의 외주연의 외측에 소정의 미소 간격 (예를 들어 2 ㎜) 이상의 간격을 확보한 상태로 위치하도록 구성되어 있다. 따라서, 히터 유닛 (6) 은, 척 핀 (20) 의 닫힘 상태 및 열림 상태의 어느 것에 있어서도, 가열면 (6a) 을 파지부 (51) 의 내측에서 상하시켜, 기판 (W) 의 하면에 접촉할 때까지 상승시킬 수 있다.
척 회동 축선 (55) 은, 평면에서 보아, 회전 축선 (A1) (도 2 및 도 3 참조) 을 중심으로 하여, 제 2 히터 플레이트 (60B) 의 상면의 반경보다 작은 반경의 원주 상에 위치하고 있다.
도 7 은, 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 주요부의 전기적 접속을 설명하기 위한 블록도이다. 제어 유닛 (3) 은, 마이크로 컴퓨터를 구비하고 있고, 소정의 제어 프로그램에 따라, 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 제어 대상을 제어한다. 특히, 제어 유닛 (3) 은, 반송 로봇 (IR, CR), 스핀 척 (5) 을 회전 구동하는 전동 모터 (23), 제 1 노즐 이동 유닛 (15), 제 2 노즐 이동 유닛 (16), 히터 통전 유닛 (65), 히터 유닛 (6) 을 승강하는 승강 유닛 (7), 척 핀 구동 유닛 (25), 밸브류 (37, 38, 43, 47) 등의 동작을 제어한다.
＜동작 설명＞
다음으로, 기판 처리 장치 (1) 의 동작에 대하여 설명한다. 도 8 은, 제 1 실시형태의 기판 처리 장치 (1) 에 의해 기판 (W) 을 처리할 때의 제 1 처리예를 설명하기 위한 플로우 차트이다. 또한, 도 9 는, 제 1 용제 공급 공정 S4 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 측면도이다. 도 10 은, 개질 처리액 공급 공정 S5 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 측면도이다. 도 11 은, 제 2 용제 공급 공정 S6 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 측면도이다.
이하의 설명에서는, 디바이스 형성면인 표면에 박막 패턴 (101) (도 12 참조) 이 형성된 기판 (W) 을 처리하는 것으로 한다. 또한, 이하의 설명에 있어서의 「기판 (W) 의 표면 (상면)」 은, 기판 (W) 자체의 표면 (상면) 과 박막 패턴 (101) 의 표면을 포함한다.
미처리된 기판 (W) 은, 반송 로봇 (IR, CR) 에 의해 캐리어 (C) 로부터 처리 유닛 (2) 에 반입되고, 디바이스 형성면인 표면을 위로 향한 자세로 스핀 척 (5) 에 전달된다 (기판 반입 공정 S1). 이 때, 제어 유닛 (3) 은, 히터 유닛 (6) 을 하위치에 배치하도록 승강 유닛 (7) 을 제어한다. 또한, 제어 유닛 (3) 은, 척 핀 (20) 이 열림 상태가 되도록 척 핀 구동 유닛 (25) 을 제어한다. 그 상태에서, 반송 로봇 (CR) 은, 기판 (W) 을 스핀 척 (5) 에 전달한다. 기판 (W) 은, 열림 상태의 척 핀 (20) 의 지지부 (52) (지지면 (52a)) 에 재치된다. 그 후, 제어 유닛 (3) 은, 척 핀 구동 유닛 (25) 을 제어하여, 척 핀 (20) 을 닫힘 상태로 한다. 그것에 의해, 복수의 척 핀 (20) 의 파지부 (51) 에 의해 기판 (W) 이 파지된다. 또한, 기판 (W) 의 반입시에는, 반송 로봇 (CR) 및 기판 (W) 이 제 1 및 제 2 이동 노즐 (11, 12) 에 충돌하는 것을 피하기 위해서, 이들 제 1 및 제 2 이동 노즐 (11, 12) 이 각각의 홈 위치 (대피 위치) 에 배치된다.
계속해서, 약액을 기판 (W) 에 공급하는 약액 공급 공정 S2 가 실행된다. 구체적으로는, 제 1 이동 노즐 (11) 이 홈 위치에 있는 상태에서, 제어 유닛 (3) 이 제 2 노즐 이동 유닛 (16) 을 제어하여, 제 2 이동 노즐 (12) 을 홈 위치로부터 약액 처리 위치까지 이동시킨다. 약액 처리 위치는, 제 2 이동 노즐 (12) 로부터 토출된 약액이 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 중앙부 (상면의 회전 중심) 에 공급될 때의 제 2 이동 노즐 (12) 의 위치이다.
또한, 약액 공급 공정 S2 에 있어서, 제어 유닛 (3) 은, 전동 모터 (23) 를 제어함으로써, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 을 회전시킨다. 그리고, 제어 유닛 (3) 은, 기판 (W) 을 회전시키면서, 제 2 이동 노즐 (12) 로부터 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 약액을 토출시킨다. 이에 의해, 기판 (W) 의 상면 전역에 약액이 공급되고, 기판 (W) 의 상면이 약액에 의해 처리된다 (약액 처리). 약액 처리가 미리 정해진 시간에 걸쳐서 실시되면, 제어 유닛 (3) 은, 약액 밸브 (43) 를 닫아, 제 2 이동 노즐 (12) 로부터의 약액의 토출을 정지시킨다. 그 후, 제어 유닛 (3) 은, 제 2 노즐 이동 유닛 (16) 을 제어하여, 제 2 이동 노즐 (12) 을 홈 위치에 이동시킨다.
또한, 약액 처리에 있어서, 제어 유닛 (3) 이, 제 2 이동 노즐 (12) 로부터 약액을 토출시키는 동안에, 제 2 이동 노즐 (12) 로부터의 약액이 유도되는 기판 (W) 상의 공급 위치를, 기판 (W) 의 회전 중심으로부터 주연부에 이를 때까지의 범위 내에서 왕복 변위시켜도 된다.
계속해서, 린스액을 기판 (W) 에 공급하는 린스액 공급 공정 S3 이 실시된다. 구체적으로는, 제어 유닛 (3) 이, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 을 회전시키면서, DIW 밸브 (47) 를 개방하고, DIW 노즐 (10) 로부터 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 린스액 (순수) 을 토출시킨다. 이에 의해, 기판 (W) 의 상면 전역에 린스액이 공급되고, 기판 (W) 에 부착되어 있는 약액이, 린스액에 의해 씻겨 흐르게 된다 (린스 처리). 그리고, 린스 처리가 미리 정해진 시간에 걸쳐서 실행되면, 제어 유닛 (3) 은, DIW 밸브 (47) 를 닫아, DIW 노즐 (10) 로부터의 린스액의 토출을 정지시킨다.
계속해서, 용제의 일례로서의 IPA 를 기판 (W) 에 공급하는 제 1 용제 공급 공정 S4 가 실시된다. 구체적으로는, 제 2 이동 노즐 (12) 이 홈 위치에 있는 상태에서, 제어 유닛 (3) 이, 제 1 노즐 이동 유닛 (15) 을 제어하여, 제 1 이동 노즐 (11) 을 홈 위치로부터 용제 처리 위치에 이동시킨다. 용제 처리 위치는, 여기서는, 제 1 이동 노즐 (11) 로부터 토출된 IPA 가 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 중앙부 (상면의 회전 중심) 에 공급될 때의 제 1 이동 노즐 (11) 의 위치이다.
또한, 제어 유닛 (3) 은, 제 1 및 제 2 히터 (63A, 63B) 를 통전시킴으로써, 제 1 및 제 2 히터 플레이트 (60A, 60B) 를 각각 발열 상태로 만든다. 이에 의해, 기판 (W) 의 중앙부 및 주연부가 각각 가열되어, 소정의 가열 온도 (T1) (후술하는 개질 처리액 공급 공정 S5 에 있어서 토출되는 실릴화액의 액온보다 높은 온도. 예를 들어, 40 ℃ ∼ 82.4 ℃ 의 범위 내의 소정 온도) 까지 각각 승온한다 (제 1 용제 공급시 가열 공정).
기판 (W) 이 목표 온도 (T1) 까지 충분히 가온된 후, 제어 유닛 (3) 은, 제 1 및 제 2 히터 (63A, 63B) 로의 통전 상태를 유지하면서, 제 1 이동 노즐 (11) 로부터 IPA 를 토출시킨다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 제 1 이동 노즐 (11) 로부터 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여, 상온 (예를 들어, 23 ℃ ∼ 25 ℃) 의 IPA 를 토출시킨다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면 중앙부에 유도된 IPA 는, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아, 기판 (W) 의 상면을 따라 주연부를 향하여 확산된다. 이에 의해, 기판 (W) 의 상면 전역에 IPA 가 공급된 상태가 된다. 즉, 기판 (W) 의 상면에 부착되어 있던 린스액이, IPA 에 의해 씻겨 흐르게 되어 IPA 로 치환된다. 여기서, 기판 (W) 의 중앙부 및 주연부는, 제 1 및 제 2 히터 플레이트 (60A, 60B) 에 의해 가열되어 있기 때문에, 기판 (W) 상을 흐르는 과정에서 IPA 가 데워진다. 상세하게는, 기판 (W) 상의 IPA 는, 기판 (W) 의 온도 (T1) 와 동일한 정도까지 승온한다.
IPA 의 공급 개시로부터 이미 정한 시간이 경과하면, 제어 유닛 (3) 은, 유기 용제 밸브 (37) 를 폐쇄하여, 제 1 이동 노즐 (11) 로부터의 IPA 의 토출을 정지시킨다. 그 후, 제어 유닛 (3) 은, 제 1 노즐 이동 유닛 (15) 을 제어하여, 제 1 이동 노즐 (11) 을 홈 위치에 이동시킨다.
계속해서, 소수화액의 일례로서의 실릴화액 (액상의 실릴화제) 을, 기판 (W) 에 공급하는 개질 처리액 공급 공정 S5 가 실시된다. 구체적으로는, 제어 유닛 (3) 이 제 1 노즐 이동 유닛 (15) 을 제어하여, 제 1 이동 노즐 (11) 을 실릴화 처리 위치에 이동시킨다. 실릴화 처리 위치는, 제 1 이동 노즐 (11) 로부터 토출된 실릴화액이 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 중앙부 (상면의 회전 중심) 에 공급될 때의, 제 1 이동 노즐 (11) 의 위치이다. 여기서는, 용제 처리 위치와 실릴화 처리 위치는 동일 위치이기 때문에, 제 1 이동 노즐 (11) 의 이동은 생략된다.
또한, 제어 유닛 (3) 은, 제 1 및 제 2 히터 (63A, 63B) 로의 통전을 유지하면서, 소수화액 밸브 (38) 를 개방하여, 제 1 이동 노즐 (11) 로부터 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 상온 (예를 들어, 23 ℃ ∼ 25 ℃) 의 실릴화액 (표면 처리액) 을 토출시킨다.
도 10(a) 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면 중앙부에 유도된 실릴화액은, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아, 기판 (W) 의 상면을 따라 주연부를 향하여 확산된다. 이에 의해, 기판 (W) 의 상면 전역에 실릴화액이 공급된 상태가 된다. 그러면, 기판 (W) 의 상면에 부착되어 있던 IPA 가, 실릴화액으로 치환된다. 그리고, 기판 (W) 의 회전을 유지함으로써, 기판 (W) 의 상면에 실릴화의 액막 (90) 이 형성된다.
계속해서, 제어 유닛 (3) 은, 기판 (W) 의 회전 속도를 저하시켜 정지시킨다. 예를 들어, 제어 유닛 (3) 은, 기판 (W) 의 회전 속도를, 300 rpm 으로부터 50 rpm 으로 저하시켜 소정 시간 (예를 들어 10 초) 만큼 유지하고, 그 후, 10 rpm 으로 저하시켜 소정 시간 (예를 들어 10 초) 만큼 유지하고, 그 후, 0 rpm (정지) 으로 저하시켜 소정 시간 (예를 들어 10 초) 만큼 유지한다. 이 동안, 제어 유닛 (3) 은, 제 1 이동 노즐 (11) 로부터 실릴화액을 계속적으로 토출시킨다. 즉, 기판 (W) 이 회전을 정지해도, 실릴화액의 토출을 계속시킨다. 이와 같이, 기판 (W) 의 회전 속도를 저하시키기 시작한 후 정지에 이르는 전체 기간에 있어서 실릴화액의 공급을 계속함으로써, 기판 (W) 의 상면의 모든 곳에서 실릴화액이 없어지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 기판 (W) 의 회전이 정지한 후에도, 실릴화액의 공급이 계속됨으로써, 기판 (W) 의 상면에, 실릴화액이 비교적 두꺼운 액막 (90) 을 형성할 수 있다.
기판 (W) 의 회전이 정지할 때까지 동안의 히터 유닛 (6) 의 위치는, 제 1 용제 공급 공정 S4 일 때와 동일한 위치이고, 가열면 (6a) 이 기판 (W) 의 하면으로부터 소정 거리 (예를 들어, 2 ㎜) 만큼 하방으로 이격된 위치이다. 이 때, 기판 (W) 은, 가열면 (6a) 으로부터의 복사열에 의해 예열된다 (예열 공정). 척 핀 (20) 은, 기판 (W) 의 회전이 정지한 후, 그 정지 상태가 유지되고 있는 동안에, 닫힘 상태로부터 열림 상태로 전환된다. 이에 의해, 기판 (W) 의 주연부 하면이 척 핀 (20) 의 지지부 (52) 에 의해 하방으로부터 지지된 상태가 되고, 파지부 (51) 가 기판 (W) 의 상면 주연부로부터 멀어진다. 또한, 제 2 이동 노즐 (12) 은, 홈 위치에 배치된 채이다.
계속해서, 도 10(b) 에 나타내는 바와 같이, 들어 올림 공정 S51 이 실행된다. 들어 올림 공정은, 상세하게는, 이하의 각 공정을 포함한다. 먼저, 제어 유닛 (3) 이 히터 유닛 (6) 을 상승시켜 기판 (W) 에 접근시킨다 (히터 유닛 접근 공정). 그리고, 히터 유닛 (6) 의 가열면 (6a) (상세하게는, 복수의 지지 핀 (61)) 을 기판 (W) 에 접촉시킨다 (히터 유닛 접촉 공정). 제어 유닛 (3) 은, 가열면 (6a) 으로 기판 (W) 을 지지한 상태로, 히터 유닛 (6) 을 상위치까지 더욱 상승시킨다. 이와 같이, 히터 유닛 (6) 으로 기판 (W) 을 들어 올림으로써, 기판 (W) 이, 제 1 용제 공급 공정 S4 일 때의 기판 (W) 의 온도 (T1) 보다 높은 온도 (온도 (Ts)) 로 승온된다. 제어 유닛 (3) 은, 히터 유닛 (6) 을 하위치로부터 상위치까지 상승시킨 후, 소정 시간 (예를 들어 10 초) 만큼 그 상태를 유지한다.
제 1 이동 노즐 (11) 로부터의 실릴화액의 토출은, 상기 들어 올림 공정의 도중까지 계속해서 실시된다. 즉, 히터 유닛 (6) 의 가열면 (6a) 이 기판 (W) 의 하면에 접촉하고, 가열면 (6a) 으로부터의 열 전도에 의한 기판 (W) 의 급가열이 개시되어, 기판 (W) 에 부여되는 열량이 증가한다 (열량 증가 공정). 이 열량 증가 공정시에는, 실릴화액의 공급이 계속해서 실시된다. 그에 의해, 기판 (W) 의 급격한 승온에 수반하는 실릴화액의 증발에 의해 실릴화액의 액막 (90) 의 불특정한 위치에서 구멍이 형성되는 것이 회피된다. 실릴화액의 공급은, 히터 유닛 (6) 의 가열면 (6a) 이 기판 (W) 의 하면에 접촉한 후 (열량 증가 공정 후), 소정 시간의 경과 후에 정지된다 (공급 정지 공정). 즉, 제어 유닛 (3) 은, 소수화액 밸브 (38) 를 닫아, 제 1 이동 노즐 (11) 로부터의 실릴화액의 토출을 정지시킨다. 이 시점에서, 스핀 척 (5) 의 회전은 정지 상태이고, 제 2 이동 노즐 (12) 은 홈 위치에 있다. 제 1 이동 노즐 (11) 은 기판 (W) 의 회전 중심의 상방에 위치하고 있다.
실릴화액의 공급이 정지된 후, 소정 시간이 경과할 때까지, 히터 유닛 (6) 은 상위치에 유지된다. 기판 (W) 에 공급된 실릴화액은, 중심에 공급되는 새로운 실릴화액에 의해 외주측으로 밀리고, 그 과정에서, 히터 유닛 (6) 에 의해 가열된 기판 (W) 의 상면으로부터의 열로 가열되어 승온해 간다. 실릴화액의 공급을 계속하고 있는 기간에는, 기판 (W) 의 중앙 영역의 실릴화액의 온도는 비교적 낮다. 그래서, 유기 용제의 공급을 정지한 후, 소정의 단시간만큼 히터 유닛 (6) 의 접촉 상태를 유지하는 것에 의해, 기판 (W) 의 중앙 영역에 있어서의 실릴화액이 승온된다. 이에 의해, 기판 (W) 의 상면에 지지된 실릴화액의 액막 (90) 의 온도를 가능한 한 균일화할 수 있다.
또한, 일반적으로, 실릴화액은, 고온시에 있어서 반응성이 향상된다. 이 때문에, 기판 (W) 을 히터 유닛 (6) 으로 가열하여, 실릴화액의 액막 (90) 을 고온으로 함으로써, 기판 (W) 의 표면에 있어서 높은 접촉각을 얻는 것이 가능해진다.
계속해서, 도 10(c) 에 나타내는 바와 같이, 제어 유닛 (3) 이, 히터 유닛 (6) 을 하위치를 향하여 하강시킨다. 이에 의해, 기판 (W) 이 히터 유닛 (6) 으로부터 척 핀 (20) 의 지지부 (52) 에 전달되고, 가열면 (6a) 이 기판 (W) 의 하면으로부터 소정 거리만큼 간격을 둔 비접촉 상태로 기판 (W) 의 하면에 대향한다. 이에 의해, 기판 (W) 의 가열이, 가열면 (6a) 으로부터의 직접적인 가열로부터 복사열에 의한 가열로 전환된다. 따라서, 기판 (W) 에 부여되는 열량이 감소한다 (열량 감소 공정). 이에 의해, 증발에 의해 실릴화액의 액막 (90) 에 균열 (특히 기판 (W) 의 외주 영역에서의 균열) 이 발생하는 것이 회피된다. 척 핀 (20) 의 지지부 (52) 에 기판 (W) 이 전달된 상태에서, 척 핀 (20) 이 닫힘 상태가 되고, 그 파지부 (51) 에 의해 기판 (W) 이 파지된다.
개질 처리액 공급 공정 S5 에 있어서, 기판 (W) 의 상면 전역에 실릴화액이 공급됨으로써, 기판 (W) 에 부착되어 있던 IPA 가, 실릴화액으로 치환된다. 이에 의해, 실릴화액이 박막 패턴 (101) 의 내부 (인접하는 볼록 형상 패턴 (105) 의 사이) 까지 들어가, 기판 (W) 의 상면에, 젖음성이 낮은 소수성 보호막 (106) (도 12 참조) 이 형성된다 (소수화 처리). 이에 의해, 기판 (W) 의 상면의 모든 볼록 형상 패턴 (105) 이, 소수성 보호막 (106) 에 의해 피복된다.
도 8 로 돌아가, 개질 처리액 공급 공정 S5 가 완료되면, 제 2 용제 공급 공정 S6 이 실시된다. 여기서의 제 2 용제 공급 공정에서는, 용제의 일례로서의 IPA 가 기판 (W) 에 공급된다. 상세하게는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 제어 유닛 (3) 이, 제 1 이동 노즐 (11) 을 용제 처리 위치에 이동시킨다. 여기서는, 제 1 이동 노즐 (11) 의 용제 처리 위치는, 실릴화 처리 위치와 동일 위치이기 때문에, 제 1 이동 노즐 (11) 의 이동은 생략된다.
또한, 제어 유닛 (3) 은, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 제 1 및 제 2 히터 (63A, 63B) 로의 통전을 유지하면서, 유기 용제 밸브 (37) 를 개방하여, 제 1 이동 노즐 (11) 로부터 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 상온 (예를 들어, 23 ℃ ∼ 25 ℃) 의 IPA 를 토출시킨다. 또한, 제어 유닛 (3) 은, 척 핀 (20) 에 유지된 기판 (W) 을 회전시킨다. 이에 의해, 기판 (W) 의 상면 중앙부에 유도된 IPA 는, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아, 기판 (W) 의 상면을 따라 주연부를 향하여 확산된다. 이에 의해, 기판 (W) 의 상면 전역에 IPA 가 공급된 상태가 된다. 그러면, 기판 (W) 의 상면에 부착되어 있던 실릴화액이, IPA 에 의해 씻겨 흐르게 되어, IPA 로 치환된다. 그리고, IPA 의 공급 개시로부터 소정 시간이 경과하면, 제어 유닛 (3) 은, 유기 용제 밸브 (37) 를 폐쇄하여, 제 1 이동 노즐 (11) 로부터의 IPA 의 토출을 정지시킨다. 그 후, 제어 유닛 (3) 은, 제 1 노즐 이동 유닛 (15) 을 제어하여, 제 1 이동 노즐 (11) 을 홈 위치에 이동시킨다.
계속해서, 기판 (W) 을 건조시키는 건조 공정 S7 이 실시된다. 상세하게는, 제어 유닛 (3) 은, 전동 모터 (23) 를 제어하여, 기판 (W) 을 고회전 속도 (예를 들어 2500 rpm 이상) 로 회전시킨다. 이에 의해, 기판 (W) 의 상면에 부착되어 있는 IPA 에 큰 원심력이 작용하여, 당해 IPA 가 기판 (W) 의 주위로 뿌리쳐진다. 이와 같이 하여, 제어 유닛 (3) 은, 기판 (W) 으로부터 IPA 를 제거하여 기판 (W) 을 건조시키는 건조 처리를 실시한다. 제어 유닛 (3) 은, 이 건조 처리를 소정 시간에 걸쳐서 실시한 후, 전동 모터 (23) 를 제어하여, 스핀 척 (5) 에 의한 기판 (W) 의 회전을 정지시킨다.
건조 처리 중, 기판 (W) 은, 히터 유닛 (6) 의 가열면 (6a) 으로부터의 복사열에 의해 가열된 상태가 된다. 이와 같이, 건조 처리 중에 기판 (W) 을 가열함으로써, 기판 (W) 에 잔존하는 IPA 가 가열된다. 따라서, IPA 가 휘발하기 쉬워지기 때문에, 건조를 더욱 촉진시킬 수 있다.
건조 공정이 완료되면, 이어서, 기판 반출 공정 S8 이 실시된다. 상세하게는, 건조 공정에 있어서 기판 (W) 의 회전이 소정 시간 경과한 후, 제어 유닛 (3) 이, 각 척 핀 (20) 을 닫힘 상태로부터 열림 상태로 하여, 각 척 핀 (20) 에 의한 기판 (W) 의 파지를 해제한다. 그 후, 제어 유닛 (3) 은, 반송 로봇 (CR) 에 의해, 처리가 완료된 기판 (W) 을 스핀 척 (5) 으로부터 반출한다.
도 12 는, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 처리되는 기판 (W) 의 박막 패턴 (101) 의 일례를 나타내는 도면이다. 기판 처리 장치 (1) 에 의해 처리되는 기판 (W) 은, 예를 들어, 표면에, 미세한 박막 패턴 (101) 이 형성된 실리콘 (Si) 웨이퍼이다. 박막 패턴 (101) 은, 예를 들어, 복수의 볼록 형상 패턴 (105) 이 서로 동 방향을 따라 배선된 것이다. 선폭은 예를 들어 10 ㎚ ∼ 45 ㎚ 정도이고, 인접하는 볼록 형상 패턴 (105, 105) 사이의 간격은 예를 들어 10 ㎚ ∼ 수 ㎛ 정도이다.
박막 패턴 (101) 은, 적어도 절연막을 포함한다. 또한, 박막 패턴 (101) 은, 도체막을 포함하고 있어도 된다. 보다 구체적으로는, 박막 패턴 (101) 은, 복수의 막을 적층한 적층막에 의해 형성되어 있고, 나아가, 절연막과 도체막을 포함하고 있어도 된다. 절연막은, 예를 들어 SiO2 막이다. 또한, 도체막은, 예를 들어, 저저항화를 위한 불순물을 도입한 아모르퍼스 실리콘막, 금속막 (금속 배선막 등) 이다. 또한, 적층막은, 폴리실리콘막, SiN 막, BSG 막 (붕산을 포함하는 SiO2 막) 또는 TEOS 막 (테트라에톡시실란을 사용하여 CVD 법으로 형성된 SiO2 막) 을 포함할 수 있다.
또한, 볼록 형상 패턴 (105) 의 막 두께 (T) 는, 예를 들어, 50 ㎚ ∼ 5 ㎛ 정도로 할 수 있다. 또한, 볼록 형상 패턴 (105) 은, 예를 들어, 어스펙트비 (선폭 (W1) 에 대한 막 두께 (T) 의 비) 가, 예를 들어, 5 ∼ 500 정도로 할 수 있다.
도 12 에 나타내는 바와 같이, 볼록 형상 패턴 (105) 이 소수성 보호막 (106) 으로 덮여 있는 경우, 기판 (W) 의 표면의 일부가 처리액 (107) (예를 들어 IPA) 에 젖은 상태에 있어서, 처리액 (107) 의 접촉각 (θ1) 이 비교적 커진다 (직각 (90°) 에 가까워진다).
볼록 형상 패턴 (105) 이 형성된 기판 (W) 을 건조시키면, 기판 (W) 이 건조되어 가는 과정에서 볼록 형상 패턴 (105, 105) 사이에, 서로 끌어당기는 힘 (표면 장력) 이 발생할 수 있다. 볼록 형상 패턴 (105) 에 작용하는 힘 (F1) 은, 이하의 식 (1) 에 의해 나타낸다.
F1 = (2 × σ × T × cosθ1)/L···식 (1)
여기서, 「σ」 는 처리액 (107) 의 표면 장력이다.
식 (1) 에 의하면, σ 가 작아지면, 볼록 형상 패턴 (105) 에 작용하는 힘이 저감된다. 본 실시형태에서는, 기판 (W) 의 표면 전역에 소수성 보호막 (106) 을 형성함으로써, σ 를 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 볼록 형상 패턴 (105) 의 도괴가 억제된다. 또한, 식 (1) 에 의하면, 접촉각 (θ1) 이 90°에 가까워질수록 볼록 형상 패턴 (105) 에 가해지는 힘이 저감된다. 따라서, 기판 (W) 의 표면을 소수화시켜 접촉각 (θ1) 을 90°에 접근시킴으로써, 볼록 형상 패턴 (105) 의 도괴를 억제할 수 있다.
기판 (W) 의 표면의 소수화가 불충분한 경우에는, 볼록 형상 패턴 (105) 에 작용하는 힘이 충분히 저감되지 않기 때문에, 볼록 형상 패턴 (105) 이 도괴하게 될 우려가 있다. 따라서, 볼록 형상 패턴 (105) 의 도괴를 억제하기 위해서, 기판 (W) 의 표면 전역을 양호한 소수성 보호막 (106) 을 형성하는 것이 바람직하다.
도 13 은, 히터 유닛 (6) 이 기판 (W) 에 대하여 부여하는 단위 시간 당의 열량의 변경예를 나타내는 도면이다. 도 13 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 린스액 공급 공정 S3 까지는, 히터 유닛 (6) 이 기판 (W) 에 부여하는 단위 시간 당의 열량 (이하, 간단히 「부여 열량」 이라고도 칭한다) 은 제로이다. 그리고, 제 1 용제 공급 공정 S4 에 있어서, 제어 유닛 (3) 은, 히터 통전 유닛 (65) 을 제어하여, 히터 유닛 (6) 에 의해 기판 (W) 을 가열한다. 이 제 1 용제 공급 공정 S4 에서 히터 유닛 (6) 이 기판 (W) 에 부여하는 단위 시간의 열량을 H1 이라고 한다. 이 부여 열량 (H1) 에 의해, 기판 (W) 이 상온보다 높은 소정의 온도 (T1) 까지 가열된다.
계속해서, 개질 처리액 공급 공정 S5 에 있어서는, 히터 유닛 (6) 이 상승함으로써, 히터 유닛 (6) 이 기판 (W) 에 접근하고, 또한 그 기판 (W) 을 들어 올려 지지하는 들어 올림 공정 S51 이 실시된다. 이 들어 올림 공정에 있어서, 히터 유닛 (6) 이 기판 (W) 에 접촉함으로써, 부여 열량이 H1 로부터 H2 로 증가한다 (열량 증가 공정). 이에 의해, 들어 올림 공정 S51 에 있어서의 기판 (W) 의 온도는, 제 1 용제 공급 공정 S4 일 때의 온도 (T1) 보다 높은 온도 (Ts) 가 된다 (T1 ＜ Ts).
상기 서술한 바와 같이, 히터 유닛 (6) 이 기판 (W) 을 소정 시간 동안 들어 올려 지지한 후, 히터 유닛 (6) 이 하강함으로써, 기판 (W) 이 히터 유닛 (6) 으로부터 파지부 (51) 에 전달된다. 그리고, 히터 유닛 (6) 이 더욱 하강하여 기판 (W) 으로부터 멀어져 감으로써, 부여 열량이 H2 로부터 H1 까지 감소한다 (열량 감소 공정).
들어 올림 공정 S51 후, 제 2 용제 공급 공정 S6 및 건조 공정 S7 에서는, 히터 유닛 (6) 이 기판 (W) 으로부터 멀어진 위치에서 기판 (W) 을 가열한다. 따라서, 이 때의 부여 열량은, H2 보다 낮은 H1 이 된다. 이 때문에, 제 2 용제 공급 공정 S6 에 있어서의 기판 (W) 의 온도 (T2) 는, 들어 올림 공정 S51 에 있어서의 기판 (W) 의 온도 (Ts) 보다 낮아진다 (Ts ＞ T2). 여기서는, 제 2 용제 공급 공정 S6 에 있어서의 부여 열량 (H1) 이, 제 1 용제 공급 공정 S4 에 있어서의 부여 열량 (H1) 과 동일해져 있다. 이 때문에, 제 2 용제 공급 공정 S6 에 있어서의 기판 (W) 의 온도 (T2) 는, 제 1 용제 공급 공정 S4 에 있어서의 기판 (W) 의 온도 (T1) 와 대략 동일한 온도가 된다 (T1 ≒ T2).
또한, 도 13 중, 1 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 개질 처리액 공급 공정 S5 의 개시 후 (실릴화액 공급 개시 후부터 들어 올림 공정 S51 전의 기간, 즉, 실릴화액의 액막을 형성하는 기간) 에 있어서, 부여 열량을, H1 보다 큰 H3 으로 해도 된다.
여기서, 부여 열량을 상승시키는 양태로서, (1) 히터 유닛 (6) 을 기판 (W) 에 접근시키는 양태를 생각할 수 있다. 이 경우, 부여 열량이 H1 일 때보다 상측으로 히터 유닛 (6) 을 상승시켜 기판 (W) 에 접근시켜, 부여 열량을 H3 으로 할 수 있다. 또한, (2) 각 제 1 및 제 2 히터 (63A, 63B) 에 부여되는 전력을 증가시키는 양태도 생각할 수 있다. 이 경우, 제어 유닛 (3) 이, 히터 통전 유닛 (65) 을 제어하여, 제 1 및 제 2 히터 (63A, 63B) 에 부여하는 전력을 증대시키는 것이 바람직하다. 또한, 이들 양태의 쌍방이 조합되어 실시되어도 된다.
이와 같이, 부여 열량을 H1 로부터 H3 으로 증대시킴으로써, 들어 올림 공정 S51 이 개시될때까지 기판 (W) 을 온도 (T1) 보다 고온으로 할 수 있다. 이 때문에, 들어 올림 공정 S51 에서, 기판 (W) 을 비교적 단시간에 목표 온도인 온도 (Ts) 까지 승온시킬 수 있다.
또한, 도 13 중 파선으로 나타내는 바와 같이, 들어 올림 공정 S51 후에, 부여 열량을 H1 보다 큰 H3 으로 해도 된다. 또한, 개질 처리액 공급 공정 S5 보다 전 및 후의 쌍방에 있어서, 부여 열량을 H1 보다 큰 H3 으로 해도 된다.
＜변형예＞
도 14 는, 히터 유닛 (6) 이 기판 (W) 에 대하여 부여하는 단위 시간 당의 열량의 다른 변경예를 나타내는 도면이다. 도 14 에 나타내는 예에서는, 제 1 용제 공급 공정 S4 에 있어서의 부여 열량이, 제 2 용제 공급 공정 S6 일 때의 H1 보다 큰 H3 으로 하고 있다. 또한, 부여 열량 H3 은, 들어 올림 공정 S51 일 때의 부여 열량 (H2) 보다 작다. 이와 같이, 제 1 용제 공급 공정 S4 에 있어서의 부여 열량을 비교적 크게 함으로써, 기판 (W) 을 비교적 고온으로 예열할 수 있다. 따라서, 개질 처리액 공급 공정 S5 에 있어서 실릴화액으로 기판 (W) 을 바람직하게 처리할 수 있다.
도 15 는, 히터 유닛 (6) 이 기판 (W) 에 대하여 부여하는 단위 시간 당의 열량의 다른 변경예를 나타내는 도면이다. 도 15 에 나타내는 예에서는, 제 2 용제 공급 공정 S6 에 있어서의 부여 열량이, 제 1 용제 공급 공정 S4 일 때의 H1 보다 큰 H3 으로 하고 있다. 또한, 부여 열량 H3 은, 들어 올림 공정 S51 일 때의 부여 열량 (H2) 보다 작다. 또한 여기서는, 개질 처리액 공급 공정 S5 중 들어 올림 공정 S51 후의 기간의 부여 열량을 H3 으로 하고, 제 2 용제 공급 공정 S6 으로 이행될 때까지 부여 열량이 H3 으로 유지된다.
이와 같이, 제 2 용제 공급 공정 S6 일 때의 부여 열량을 비교적 높은 H3 으로 함으로써, 실릴화액을 IPA 로의 치환을 촉진시킬 수 있다. 따라서, 실릴화액을 바람직하게 제거할 수 있다.
도 16 은, 들어 올림 공정 S51 에 있어서의 기판 (W) 의 다른 가열예를 나타내는 도면이다. 도 16 에 나타내는 예에서는, 들어 올림 공정 S51 에 있어서, 히터 유닛 (6) 중, 기판 (W) 의 외주부를 가열하는 제 2 히터 플레이트 (60B) 의 부여 열량 (H21) 이, 기판 (W) 의 중앙부를 가열하는 제 1 히터 플레이트 (60A) 의 부여 열량 (H2) 보다 크게 하고 있다. 이 부여 열량의 차이는, 히터 통전 유닛 (65) 이 제 1 및 제 2 히터 (63A, 63B) 각각에 부여하는 전력의 차이에 기초한다.
이와 같이 부여 열량에 차이를 갖게 함으로써, 들어 올림 공정 S51 에서는, 기판 (W) 의 외주부의 온도 (Ts1) 를, 기판 (W) 의 중앙부의 온도 (Ts) 보다 크게 할 수 있다. 환경 상의 이유에 의해 실릴화액이 기판 (W) 의 외주부에 있어서 잘 데워지지 않는 경우에 이와 같은 부여 열량에 구배를 부여함으로써, 그 외주부의 실릴화액을 원하는 온도까지 승온하는 것이 용이해진다. 따라서, 기판 (W) 의 외주부와 중앙부에 관계없이, 액막 온도의 균일화를 도모할 수 있다.
도 17 은, 들어 올림 공정 S51 에 있어서의 기판 (W) 의 다른 가열예를 나타내는 도면이다. 도 17 에 나타내는 예에 있어서도, 도 16 과 동일하게, 들어 올림 공정 S51 에 있어서, 히터 유닛 (6) 중, 기판 (W) 의 외주부를 가열하는 제 2 히터 플레이트 (60B) 의 부여 열량 (H21) 이, 기판 (W) 의 중앙부를 가열하는 제 1 히터 플레이트 (60A) 의 부여 열량 (H2) 보다 크게 하고 있다. 단, 본 예에서는, 제 1 및 제 2 히터 플레이트 (60A, 60B) 를 서로 독립적으로 상하동시키는 승강 유닛 (7a) 을 채용하고 있다. 그리고, 제어 유닛 (3) 이, 승강 유닛 (7a) 을 제어하여, 제 1 히터 플레이트 (60A) 를, 제 2 히터 플레이트 (60B) 의 높이보다 낮은 위치에 배치한다. 여기서는, 제 2 히터 플레이트 (60B) 만이 기판 (W) 을 들어 올려 지지하는 위치에 배치되고, 제 1 히터 플레이트 (60A) 가 기판 (W) 으로부터 하방으로 떨어진 위치에 배치된다. 이 경우, 제 1 및 제 2 히터 플레이트 (60A, 60B) 사이의 부여 열량에 차가 발생하게 된다. 이 때문에, 기판 (W) 의 외주부의 온도 (Ts1) 를, 기판 (W) 의 중앙부의 온도 (Ts) 보다 크게 할 수 있다.
＜2. 제 2 실시형태＞
다음으로, 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 이후의 설명에 있어서, 이미 설명한 요소와 동일한 기능을 갖는 요소에 대해서는, 동일한 부호 또는 알파벳 문자를 추가한 부호를 부여하여, 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 18 은, 제 2 실시형태의 개질 처리액 공급 공정 S5a 및 제 2 용제 공급 공정 S6 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 측면도이다. 도 18 에 나타내는 개질 처리액 공급 공정 S5a 에서는, 개질 처리액 공급 공정 S5 와 동일하게, 실릴화액의 액막 (90) 이 형성된다. 그러나, 개질 처리액 공급 공정 S5a 에서는, 개질 처리액 공급 공정 S5 에서 실시되어 있던 들어 올림 공정 S51 대신에, 히터 접근 공정 S51a (도 18(b) 참조) 가 실시된다.
히터 접근 공정 S51a 는, 실릴화액이 기판 (W) 의 상면 전체에 널리 퍼진 후에 실행되는 공정이다. 히터 접근 공정 S51a 는, 척 핀 (20) 에 유지된 채로 회전하는 기판 (W) 에 대하여, 히터 유닛 (6) 을 접근시킴으로써, 기판 (W) 에 부여하는 열량을 증대시키는 공정이다. 기판 (W) 의 회전 속도는, 예를 들어 300 rpm 이다. 또한, 들어 올림 공정 S51 에서는 실릴화액의 공급이 정지되지만, 이 히터 접근 공정 S51a 에서는 실릴화액의 공급이 계속해서 실시된다.
히터 유닛 (6) 이 기판 (W) 에 접근하고 나서 소정 시간이 경과하면, 히터 유닛 (6) 이 하강하여 기판 (W) 으로부터 멀어짐으로써, 기판 (W) 으로의 부여 열량이 작아진다. 그리고, 히터 접근 공정 S51a 가 완료된다.
여기서는, 기판 (W) 을 회전시킨 채로, 제 1 이동 노즐 (11) 로부터 토출되는 처리액이, 실릴화액으로부터 IPA 로 전환된다. 이 때문에, 기판 (W) 의 표면에 형성된 실릴화액의 액막은, 중앙부로부터 외주부에 걸쳐, IPA 로 치환되어 간다.
이와 같이, 들어 올림 공정 S51 대신에 히터 접근 공정 S51a 를 실시한 경우, 척 핀 (20) 을 개폐하는 것이 불필요해진다. 이 때문에, 기판 (W) 의 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한, 히터 유닛 (6) 에 의해 기판 (W) 을 들어 올리지 않기 때문에, 제 1 및 제 2 히터 플레이트 (60A, 60B) 의 표면에 형성된 복수의 지지 핀 (61) 은 생략해도 된다.
또한, 제 1 이동 노즐 (11) 로부터 토출하는 처리액을, 실릴화액으로부터 IPA 로 연속적으로 전환하는 것에 의해, 개질 처리액 공급 공정 S5 로부터 제 2 용제 공급 공정 S6 으로 신속히 이행할 수 있다. 이 때문에, 기판 (W) 의 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한, 실릴화액의 토출을 정지시키고 나서, 소정 시간 경과 후에, IPA 토출을 실시하도록 해도 된다. 이 경우, 기판 (W) 의 회전에 의해 실릴화액을 대략 제거하고 나서 IPA 를 공급할 수 있다. 이 때문에, IPA 의 사용량을 경감시킬 수 있다.
＜3. 변형예＞
이상, 실시형태에 대하여 설명해 왔지만, 본 발명은 상기와 같은 것에 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는, 개질 처리액 공급 공정 S5 에서 표면 처리액으로서 기판 (W) 의 표면을 소수화시키는 실릴화액을 사용하는 예에 대하여 설명했지만, 표면의 화학적 성질을 변화시키는 그 밖의 처리액을 사용하는 경우에도, 본 발명은 유효하다. 예를 들어, 개질 처리액 공급 공정 S5 에 있어서, 기판 (W) 의 표면을 친수화시키는 친수화 처리액을 사용해도 된다.
상기 각 실시형태에서는, 가열부인 히터 유닛 (6) 에 의해 기판 (W) 을 가열하고 있지만, 고온의 기체 (예를 들어, 가열된 질소 가스나 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스) 나 온수 등의 유체를 기판 (W) 의 이면에 공급하는 유체 공급 수단을 형성해도 된다.
이 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기의 설명은, 모든 국면에 있어서, 예시로서, 이 발명이 거기에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 이 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것으로 해석된다. 상기 각 실시형태 및 각 변형예에서 설명한 각 구성은, 서로 모순되지 않는 한 적절히 조합하거나, 생략할 수 있다.
1 기판 처리 장치
2 처리 유닛
3 제어 유닛
5 스핀 척
6 히터 유닛
6a 가열면
60A 제 1 히터 플레이트
60B 제 2 히터 플레이트
61 지지 핀
63A 제 1 히터
63B 제 2 히터
65 히터 통전 유닛
7, 7a 승강 유닛
11 제 1 이동 노즐
12 제 2 이동 노즐
13 챔버
15 제 1 노즐 이동 유닛
16 제 2 노즐 이동 유닛
20 척 핀
21 스핀 베이스
22 회전축
23 전동 모터
27 구동원
30 승강축
35 유기 용제 공급관
36 소수화액 공급관
37 유기 용제 밸브
38 소수화액 밸브
41 약액 공급관
43 약액 밸브
90 액막
101 박막 패턴
105 볼록 형상 패턴
106 소수성 보호막
H1, H2, H21, H3 부여 열량
W 기판

Claims (14)

  1. 기판의 표면을 처리하는 기판 처리 방법으로서,
    (a) 기판을 회전시키면서 당해 기판의 표면에 제 1 처리액을 공급하여 처리하는 공정과,
    (b) 상기 공정 (a) 후, 상기 기판의 상기 표면에 당해 표면의 화학적 성질을 변화시키는 소수화액인 개질 처리액을 공급하여 액막을 형성하는 공정과,
    (c) 상기 공정 (a) 및 상기 공정 (b) 에서 상기 기판을 가열하는 공정,
    을 포함하고,
    상기 공정 (c) 는, 상기 공정 (b) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량이, 상기 공정 (a) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량보다 큰 공정인, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 (c) 는, 상기 기판의 이면측에 배치된 가열부로부터 상기 기판에 상기 열량을 부여하는 공정인, 기판 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 (c) 는, 상기 가열부를 상기 기판에 접근시킴으로써, 상기 기판에 부여하는 열량을 증대시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 공정 (c) 는, 상기 가열부의 온도를 상승시킴으로써, 상기 기판에 부여하는 열량을 증대시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정 (b) 는,
    (b-1) 회전하는 상기 기판에 공급된 상기 개질 처리액을 상기 기판의 외주부로 확산시켜 상기 개질 처리액의 액막을 형성하는 공정과,
    (b-2) 상기 공정 (b-1) 후, 상기 개질 처리액의 상기 액막을 유지하는 공정,
    을 포함하고,
    상기 공정 (c) 는, 상기 공정 (b-2) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량이, 상기 공정 (b-1) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량보다 큰 공정인, 기판 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공정 (c) 는,
    상기 공정 (b-2) 에 있어서, 상기 기판의 외주부에 부여하는 단위 시간 당의 열량이, 상기 기판의 중앙부에 부여하는 단위 시간 당의 열량보다 큰 공정인, 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    (d) 상기 공정 (b) 후, 기판을 회전시키면서, 상기 기판의 상기 표면에 제 2 처리액을 공급하는 공정,
    을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공정 (c) 는,
    상기 공정 (d) 에서 상기 기판을 가열하는 공정을 포함하고, 또한,
    상기 공정 (b) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량이, 상기 공정 (d) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량보다 큰 공정인, 기판 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 공정 (c) 는,
    상기 공정 (a) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량이, 상기 공정 (d) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량보다 큰 공정인, 기판 처리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 공정 (c) 는, 상기 공정 (d) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량이, 상기 공정 (a) 에서 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량보다 큰 공정이고,
    상기 공정 (d) 의 상기 제 2 처리액이, 이소프로필알코올을 포함하는, 기판 처리 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    (e) 상기 공정 (b) 후, 상기 공정 (a) 에 있어서의 상기 기판의 회전 속도보다 고속으로 상기 기판을 회전시킴으로써, 상기 기판을 건조시키는 공정,
    을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정 (a) 의 상기 제 1 처리액이, 이소프로필알코올을 포함하는, 기판 처리 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정 (a) 보다 전에 실행되고, 상기 기판을 회전시키면서 상기 기판의 표면에 약액을 공급하는 약액 공급 공정과,
    상기 약액 공급 공정과 상기 공정 (a) 사이에서 실행되고, 상기 기판을 회전시키면서 상기 기판의 표면에 린스액을 공급하는 공정,
    을 추가로 구비하는, 기판 처리 방법.
  14. 기판의 표면을 처리하는 기판 처리 장치로서,
    기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 회전 유지부와,
    상기 회전 유지부에 유지된 상기 기판의 표면에 제 1 처리액을 공급하는 제 1 처리액 공급부와,
    상기 기판의 표면의 화학적 성질을 변화시키는 소수화액인 개질 처리액을 상기 회전 유지부에 유지된 상기 기판의 표면에 공급함으로써, 상기 표면에 상기 개질 처리액의 액막을 형성 가능한 개질 처리액 공급부와,
    상기 회전 유지부에 유지된 상기 기판을 가열하는 가열부와,
    상기 개질 처리액 공급부가 상기 기판에 상기 개질 처리액을 공급할 때에 상기 가열부가 상기 기판에 부여하는 단위 시간 당의 열량이, 상기 제 1 처리액 공급부가 상기 기판에 제 1 처리액을 공급할 때에 상기 가열부가 상기 기판에 부여하는 열량보다 커지도록, 상기 가열부를 제어하는 제어부,
    를 구비하는, 기판 처리 장치.
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