KR102189396B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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KR102189396B1
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히로아키 다카하시
마사유키 오쓰지
히로시 아베
지카라 마에다
히토시 나카이
유타 사사키
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Abstract

기판 처리 방법은, 기판의 패턴 형성면에 승화성 물질을 포함하는 처리액을 공급하여, 상기 패턴 형성면에 처리액막을 형성하는 처리액막 형성 공정과, 상기 패턴 형성면에 형성된 상기 처리액막의 온도를, 상기 승화성 물질의 융점 이상, 또한 상기 승화성 물질의 비점 미만의 온도 범위로 유지하는 온도 유지 공정과, 상기 처리액막의 온도가 상기 온도 범위에 있는 동안에, 상기 처리액막을 얇게 하는 박막화 공정과, 상기 온도 유지 공정 후에, 상기 박막화 공정에 의해서 얇아진 상기 처리액막을 상기 패턴 형성면 상에서 응고시켜 상기 승화성 물질의 응고체를 형성하는 응고 공정과, 상기 응고체를 승화시켜, 상기 패턴 형성면으로부터 제거하는 승화 공정을 포함한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
이 발명은, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판의 예에는, 반도체 웨이퍼, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양전지용 기판, 및, 액정 표시 장치, 플라즈마 디스플레이 및 유기 EL(Electroluminescence) 표시 장치 등의 FPD(Flat Panel Display)용의 기판 등이 포함된다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 습식의 기판 처리가 실시된다.
예를 들어, 드라이 에칭 공정 등을 거쳐, 요철을 가지는 미세한 패턴을 형성한 기판의 표면(패턴 형성면)에는, 반응 부생성물인 에칭 잔사가 존재하고 있는 경우가 있다. 또, 패턴 형성면에는, 금속 불순물이나 유기 오염물질 등이 부착되어 있는 경우도 있다.
이들 물질을 제거하기 위해서, 약액을 이용한 약액 처리가 실시된다. 약액으로서는, 에칭액, 세정액 등이 이용된다. 또, 약액 처리 후에는, 약액을 린스액에 의해서 제거하는 린스 처리가 행해진다. 린스액으로서는, 탈이온수 등이 이용된다.
그 후, 린스액을 제거함으로써 기판을 건조시키는 건조 처리가 행해진다.
최근, 기판의 패턴 형성면에 형성되는 요철형상의 패턴의 미세화에 따라, 패턴의 볼록부의 애스펙트비(볼록부의 높이와 폭의 비)가 커지는 경향이 있다.
그 때문에, 건조 처리 시에, 패턴의 볼록부 사이의 오목부에 들어간 린스액의 액면(린스액과, 그 위의 기체의 계면)에 작용하는 표면장력에 의해서, 서로 이웃하는 볼록부끼리가 끌어들여져 도괴하는 경우가 있다.
예를 들어, 건조나 화학적인 변화 등에 의해서 고체로 변화할 수 있는 용액을 기판의 패턴 형성면에 공급하여, 고체로 변화시켜 패턴을 지지하는 지지재를 형성한 후, 형성한 지지재를, 고상에서 액상을 거치지 않고 기상으로 변화시켜 제거하는 방법이 알려져 있다(미국 특허 출원 공개 제2013/008868호 명세서 참조).
이 방법에 의하면, 액체의 표면장력의 영향을 배제할 수 있으므로, 패턴의 도괴를 억제하면서, 기판의 패턴 형성면을 건조시킬 수 있다.
지지재를 형성하는 재료로서는, 예를 들어, 상온에서의 증기압이 높고, 고상에서 액상을 거치지 않고 기상으로 변화하는, 이른바 승화성을 가지는 물질(이하 「승화성 물질」이라고 기재하는 경우가 있다)이 이용된다.
승화성 물질을 이용한 방법에서는, 승화성 물질을 포함하는 처리액을 기판의 패턴 형성면에 공급하여 처리액막을 형성하고, 형성한 처리액막을 패턴 형성면 상에서 응고시켜 응고체를 형성한다. 다음으로, 형성한 응고체를 패턴의 볼록부의 지지재로서 이용하여 볼록부의 도괴를 억제하면서, 응고체를 승화시켜 제거함으로써, 기판의 패턴 형성면을 건조시킬 수 있다.
승화성 물질을 포함하는 처리액을 기판의 패턴 형성면에 공급하여 처리액막을 형성할 때에는, 기판의 회전 속도를 크게 하여, 원심력에 의해서, 잉여의 처리액을 제거하는 것이 바람직하다. 이것은, 처리액막의 막두께를 가급적으로 얇게 하여, 응고체의 형성 및 그 승화 제거에 필요한 시간을 단축하기 위해서이다.
그런데, 기판의 회전에 따라 처리액막이 고속으로 회전될수록, 처리액막의 액면으로부터 승화성 물질이 기화하기 쉬워진다.
그리고, 승화성 물질이 기화할 때에 기화열을 빼앗음으로써, 처리액막의 온도가 저하되어 처리액막의 응고가 진행된다. 이러한 의도하지 않은 기화에 따른 응고 현상의 진행 속도는, 처리액막을 형성한 후에 실행되는 의도적인 응고 공정에 있어서의 응고 현상보다 느리다.
그 때문에, 처리액막의 응고에 의해서 기판의 패턴 형성면에 형성되는 응고체에 내부 응력(변형)이 잔류하기 쉬워, 응고체의 내부 응력이 커져, 패턴이 도괴하는 원인이 된다.
또, 처리액의 공급 공정으로부터 이미 처리액막의 응고가 시작되기 때문에, 응고 공정을 거쳐 기판의 패턴 형성면에 형성되는 응고체의 최종 막두께가 커지는 경향이 있다. 응고체의 막두께가 과잉하게 커지는 것도, 응고체에 잔류하는 내부 응력이 커져, 패턴이 도괴하는 하나의 원인이 된다.
그래서, 이 발명의 목적은, 패턴의 도괴를 억제하면서, 기판의 패턴 형성면을 건조시킬 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
이 발명의 일실시 형태는, 기판의 패턴 형성면에 승화성 물질을 포함하는 처리액을 공급하여, 상기 패턴 형성면에 처리액막을 형성하는 처리액막 형성 공정과, 상기 패턴 형성면에 형성된 상기 처리액막의 온도를, 상기 승화성 물질의 융점 이상, 또한 상기 승화성 물질의 비점 미만의 온도 범위로 유지하는 온도 유지 공정과, 상기 처리액막의 온도가 상기 온도 범위에 있는 동안에, 상기 처리액막을 얇게 하는 박막화 공정과, 상기 온도 유지 공정 후에, 상기 박막화 공정에 의해서 얇아진 상기 처리액막을 상기 패턴 형성면 상에서 응고시켜 상기 승화성 물질의 응고체를 형성하는 응고 공정과, 상기 응고체를 승화시켜, 상기 패턴 형성면으로부터 제거하는 승화 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 온도 유지 공정에 있어서, 처리액막의 온도를 상술한 온도 범위로 유지함으로써, 처리액막이 응고하는 것을 억제하여, 응고 공정 전의 처리액막을 액상으로 유지할 수 있다. 예를 들어, 처리액막 형성 공정에 있어서 처리액막의 부분적인 응고가 발생해도, 온도 유지 공정에서 재용융시켜 액상으로 할 수 있다.
또, 그 후의 박막화 공정에 있어서, 처리액막의 온도가 상기의 온도 범위에 있어, 처리액막의 응고가 발생하지 않는 동안에, 처리액막을 얇게 함으로써, 응고 공정에서 형성되는 응고체의 막두께를 저감할 수 있다.
그 때문에, 응고 공정에 있어서, 기판의 패턴 형성면에, 내부 응력이 가능한 한 작고, 게다가 막두께가 적당히 조정된 응고체를 형성할 수 있다.
따라서, 이 방법에 의하면, 그 후의 승화 공정에 있어서 응고체를 승화시켜 제거함으로써, 패턴의 도괴를 억제하면서, 기판의 패턴 형성면을 건조시킬 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 처리액막 형성 공정이, 상기 패턴 형성면의 주연에까지 확산되는 상기 처리액막을 형성하는 공정을 포함한다. 그리고, 상기 박막화 공정이, 상기 처리액의 공급을 정지한 후에 상기 처리액막을 구성하는 상기 처리액의 일부를 상기 패턴 형성면으로부터 제거함으로써, 상기 처리액막을 얇게 하는 제거 박막화 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 패턴 형성면의 주연에까지 확산되는 처리액막을 구성하는 처리액의 일부를 제거함으로써, 처리액막이 박막화된다. 그 때문에, 패턴 형성면의 전체에 처리액을 확실히 골고루 퍼지게 할 수 있고, 또한, 응고 공정에서 형성되는 응고체의 막두께를 적당히 저감할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 제거 박막화 공정이, 상기 기판을 수평으로 유지하여 회전시키는 기판 회전 공정을 포함한다. 그 때문에, 기판의 회전에 의한 원심력에 의해서 패턴 형성면 상으로부터 처리액의 일부를 제거한다는 간단한 수법에 의해서, 처리액막을 박막화할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 처리액막 형성 공정이, 상기 처리액막으로서, 상기 기판의 직경보다 작은 처리액 코어를, 상기 패턴 형성면의 중심을 포함하는 소정 영역에 형성하는 코어 형성 공정을 포함한다. 그리고, 상기 박막화 공정이, 상기 처리액 코어를 상기 패턴 형성면의 주연까지 확산시켜 얇게 함으로써, 상기 처리액막을 얇게 하는 확대 박막화 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 패턴 형성면의 주연에까지 확산되는 얇은 처리액막은, 패턴 형성면의 중심을 포함하는 소정 영역에 형성된 처리액 코어를 패턴 형성면의 주연까지 확산시킴으로써 형성된다. 그 때문에, 응고 공정에서 형성되는 응고체의 막두께를 적당히 저감할 수 있다. 또한, 패턴 형성면의 주연에까지 얇게 확산될 정도의 양의 처리액을 패턴 형성면에 공급하면 되기 때문에, 응고체의 형성을 위해서 사용되는 처리액의 양을 저감할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 확대 박막화 공정이, 상기 기판을 수평으로 유지하여 회전시키는 기판 회전 공정을 포함한다. 그 때문에, 기판의 회전에 의한 원심력에 의해서 처리액 코어를 얇게 확산시킨다는 간단한 수법에 의해서, 처리액막을 박막화할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 코어 형성 공정이, 상기 기판을 수평으로 유지하여 제1 회전 속도로 회전시키는 제1 기판 회전 공정을 포함한다. 그리고, 상기 확대 박막화 공정이, 상기 기판을 수평으로 유지하여 상기 제1 회전 속도보다 고속도인 제2 회전 속도로 회전시키는 제2 기판 회전 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 처리액 코어의 형성 시에는, 비교적 저속도인 제1 회전 속도로 기판이 회전된다. 그 때문에, 패턴 형성면 상의 처리액에 작용하는 원심력이 비교적 작다. 따라서, 처리액이 기판의 주연을 향해서 확산되는 것을 억제하면서, 소정 영역에 균일하게 확산되는 처리액 코어를 형성할 수 있다. 한편, 처리액 코어를 주연에까지 확산시킬 때에는, 비교적 고속도인 제2 회전 속도로 기판이 회전된다. 그 때문에, 패턴 형성면 상의 처리액에 작용하는 원심력이 비교적 크다. 따라서, 처리액을 기판의 주연에까지 신속하게 확산시킬 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 확대 박막화 공정의 개시 전에, 상기 처리액의 공급을 정지하는 처리액 공급 정지 공정을 더 포함한다. 이것에 의해, 박막화 공정에 있어서 기판 밖으로 배출되는 처리액의 양을 저감할 수 있다. 그 때문에, 처리액의 사용량을 한층 저감할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 확대 박막화 공정의 실행 중에 상기 패턴 형성면으로의 상기 처리액의 공급을 계속함으로써, 상기 처리액을 상기 처리액막에 보충하는 처리액 보충 공정을 더 포함한다. 그 때문에, 패턴 형성면의 전체에 빈틈 없이 처리액을 골고루 퍼지게 할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 온도 유지 공정이, 상기 기판에 있어서의 상기 패턴 형성면과는 반대측의 이면에 온도조절 매체를 공급함으로써, 상기 기판을 통하여, 상기 패턴 형성면에 형성된 상기 처리액막의 온도를 조절하는 온도조절 매체 공급 공정을 포함한다. 그 때문에, 기판의 이면에 온도조절 매체를 공급하는 간이한 수법에 의해서, 처리액막의 온도를 조절할 수 있다. 따라서, 기판 처리 방법을 실시하기 위한 기판 처리 장치의 구성을 간략화할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 응고 공정이, 상기 기판에 있어서의 상기 패턴 형성면과는 반대측의 이면에 냉매를 공급함으로써, 당해 기판을 통하여, 상기 승화성 물질의 응고점 이하의 온도에까지 상기 처리액막을 냉각하는 기판 냉각 공정을 포함한다. 그리고, 상기 온도조절 매체 공급 공정이, 상기 승화성 물질의 융점 이상, 또한 상기 승화성 물질의 비점 미만의 제1 온도의 제1 열매(熱媒)를, 상기 기판에 있어서의 상기 패턴 형성면과는 반대측의 이면에 공급하는 제1 열매 공급 공정과, 상기 제1 열매 공급 공정 후에 실행되며, 상기 승화성 물질의 융점 이상, 또한 상기 승화성 물질의 비점 미만이며, 상기 제1 열매보다 저온의 제2 열매를, 상기 기판에 있어서의 상기 패턴 형성면과는 반대측의 이면에 공급하는 제2 열매 공급 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 온도 유지 공정에 있어서 제1 열매 공급 공정 후에 제2 열매 공급 공정이 실행되고, 그 후의 응고 공정에 있어서 기판 냉각 공정이 실행된다. 즉, 처리액막은, 응고 공정에 있어서, 제1 온도로부터 승화성 물질의 응고점 온도 이하의 온도에까지 급격하게 냉각되는 것이 아니라, 온도 유지 공정에 있어서, 제1 온도로부터, 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 한 번 냉각된 후, 응고 공정에 있어서 제2 온도로부터 승화성 물질의 응고점 온도 이하의 온도에까지 냉각된다. 이와 같이, 처리액막이 단계적으로 냉각되기 때문에, 냉각 시에 처리액막에 온도 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 응고 공정에 있어서 처리액막에 응고하지 않는 부분이 발생하는 것을 억제할 수 있어, 응고 공정 후의 승화 공정에 있어서의 응고체의 승화 속도의 불균일의 발생을 억제할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 응고 공정이, 상기 기판에 있어서의 상기 패턴 형성면과는 반대측의 이면에 냉매를 공급함으로써, 당해 기판을 통하여, 상기 승화성 물질의 응고점 이하의 온도에까지 상기 처리액막을 냉각하는 기판 냉각 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 기판의 이면에 냉매를 공급하는 간이한 수법에 의해서, 응고 공정을 실행할 수 있다. 따라서, 기판 처리 방법의 공정, 및 그것을 실시하기 위한 기판 처리 장치의 구성을 간략화할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 온도 유지 공정이, 상기 기판에 있어서의 상기 패턴 형성면과는 반대측의 이면에 대향하는 대향면을 가지는 히터 유닛으로부터 상기 기판에 전달되는 열에 의해서, 상기 처리액의 온도를 조절하는 히터 온도조절 공정을 포함한다. 그 때문에, 기판의 이면에 있어서 대향면에 대향하는 부분에, 히터 유닛에서 발생하는 열을 균등하게 전달할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 온도 유지 공정이, 열매 공급 유닛에 의해서, 상기 기판에 있어서의 상기 패턴 형성면과는 반대측의 이면에 열매를 공급하는 열매 공급 공정을 포함하고, 상기 응고 공정이, 냉매 공급 유닛에 의해서, 상기 기판의 이면에 냉매를 공급하는 냉매 공급 공정을 포함한다. 그리고, 상기 기판 처리 방법이, 상기 열매 공급 유닛에 의한 열매의 공급 정지 타이밍 및 상기 냉매 공급 유닛에 의한 냉매의 공급 개시 타이밍 중 적어도 한쪽을 제어함으로써, 상기 박막화 공정을 위한 박막화 기간을 조정하고, 그에 의해, 박막화 공정 후의 상기 처리액막의 막두께를 제어하는 공정을 더 포함한다.
이 방법에 의하면, 열매의 공급 정지 타이밍과 냉매의 공급 개시 타이밍 중 적어도 한쪽을 제어하는 간이한 수법에 의해서, 박막화 공정을 위한 박막화 기간을 조정함으로써, 박막화 공정 후의 처리액막의 막두께를 조정할 수 있다. 그 결과, 응고체의 막두께를 조정할 수 있다.
박막화 기간의 조정은, 보다 구체적으로는, 이들 타이밍과, 처리액 공급 공정에 의한 처리액의 공급 정지의 타이밍을 설정함으로써 실행할 수 있다. 예를 들어, 열매 경로로의 열매의 공급 정지 타이밍, 또는 냉매 경로로의 냉매의 공급 개시 타이밍을, 처리액 공급 공정에 의한 처리액의 공급을 정지한 이후(동시를 포함한다)로 설정할 수도 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 열매 경로 및 상기 냉매 경로가, 적어도 부분적으로 배관을 공유하고 있다. 이것에 의해, 기판 처리 방법을 실시하기 위한 기판 처리 장치의 구성을, 더 간략화할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 응고 공정이, 상기 기판에 있어서의 상기 패턴 형성면과는 반대측의 이면에 대향하는 대향면을 가지는 쿨러 유닛으로 상기 기판으로부터 열을 전달시킴으로써, 상기 기판을 통하여 상기 승화성 물질의 응고점 이하의 온도에까지 상기 처리액막을 냉각하는 기판 냉각 공정을 포함한다. 그 때문에, 기판의 이면에 있어서 쿨러 유닛의 대향면에 대향하는 부분의 열이, 쿨러 유닛에 의해서 균등하게 빼앗겨, 처리액막이 균등하게 냉각된다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 온도 유지 공정이, 상기 처리액막 형성 공정보다 빨리 개시된다. 그 때문에, 승화성 물질의 융점 이상, 또한 승화성 물질의 비점 미만의 온도 범위로 기판이 미리 가열된 상태로 처리액막 형성 공정에 있어서 처리액이 공급된다. 그 때문에, 처리액막 형성 공정에서의 처리액막의 응고를 더 억제할 수 있다. 또, 처리액막 형성 공정에서의 처리액막의 응고가 억제되기 때문에, 응고한 처리액막을 온도 유지 공정에서 재용융시킬 필요가 없어, 온도 유지 공정의 기간을 단축할 수도 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 처리액이, 용질로서의 상기 승화성 물질과, 용매를 포함하고, 상기 온도 유지 공정이, 상기 패턴 형성면에 형성된 상기 처리액막의 온도를, 상기 용매의 비점 미만으로 유지하는 공정을 포함한다. 이것에 의해, 온도 유지 공정에 있어서의 용매의 비등을 억제할 수 있다. 그 때문에, 비등에 의해서, 패턴 형성면 상의 처리액이 의도하지 않은 장소로 비산하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 패턴 형성면에, 상기 처리액과 혼화하는 전처리액을 공급하는 전처리액 공급 공정을 더 포함한다. 그리고, 상기 전처리액 공급 공정 후에, 상기 처리액막 형성 공정이 실행된다.
이 방법에 의하면, 먼저 기판의 패턴 형성면에 공급한 전처리액과 혼화함으로써, 기판의 패턴 형성면에 처리액을 스무즈하게 골고루 퍼지기 쉽게 할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 승화 공정과 병행하여 실행되며, 상기 패턴 형성면에 있어서의 결로를 방지하는 결로 방지 공정을 더 포함한다.
이 방법에 의하면, 응고체가 승화할 때에 기화열을 흡수하여 응고체 자체나 기판의 온도가 저하해도, 그에 의해 분위기 중의 수분이 응고체나 기판의 패턴 형성면에 결로하는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 응고체의 표면에 결로한 수분에 의해서, 응고체의 승화가 방해되거나, 기판의 패턴 형성면에 결로한 수분에 의해서 발생하는 표면장력에 의해서, 패턴이 도괴하거나 하는 것을 억제할 수 있다.
결로를 방지하기 위해서는, 예를 들어, 기판의 패턴 형성면에, 불활성 가스를 공급하는 공정, 패턴 형성면의 근방의 공간의 분위기를 차단하는 분위기 차단 공정, 기판의 주위의 분위기를 제습하는 제습 공정 등을 실시할 수 있다. 불활성 가스를 공급하는 공정에서는, 결로를 방지하는 효과를 향상시키기 위해서, 실온보다 고온의 고온 불활성 가스를 이용하는 것이 바람직하다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 승화 공정과 병행하여 실행되며, 상기 응고체의 승화를 촉진하는 승화 촉진 공정을 더 포함한다.
이 방법에 의하면, 응고체를 가능한 한 단기간에 승화시켜, 승화 공정의 기간을 단축할 수 있다.
승화를 촉진하기 위해서는, 예를 들어, 기판의 패턴 형성면의 근방의 공간을 감압하는 감압 공정, 기판을 회전시키는 회전 승화 촉진 공정, 패턴 형성면의 근방의 분위기를 가열하는 분위기 가열 공정 등을 실시할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태는, 상기 기판 처리 방법에 이용되는 기판 처리 장치로서, 상기 기판의 상기 패턴 형성면에 상기 승화성 물질을 포함하는 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛과, 상기 기판의 상기 패턴 형성면에 형성된 상기 처리액막의 온도를, 상기 승화성 물질의 융점 이상, 또한 상기 승화성 물질의 비점 미만의 온도로 유지하는 온도 유지 유닛과, 상기 처리액막을 얇게 하는 박막화 유닛과, 상기 처리액막을 상기 패턴 형성면 상에서 응고시켜 상기 응고체를 형성하는 응고 유닛과, 상기 응고체를 승화시켜, 상기 패턴 형성면으로부터 제거하는 승화 유닛과, 상기 처리액 공급 유닛, 상기 온도 유지 유닛, 상기 박막화 유닛, 상기 응고 유닛 및 상기 승화 유닛을 제어하여, 상기 기판 처리 방법의 각 공정을 실행하도록 프로그램되어 있는 콘트롤러를 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 온도 유지 공정에 있어서, 처리액막의 온도를, 상술한 온도 범위로 유지함으로써, 처리액막이 응고하는 것을 억제하여, 응고 공정 전의 처리액막을 액상으로 유지할 수 있다. 예를 들어, 처리액 공급 공정에 있어서 처리액막의 부분적인 응고가 발생해도, 온도 유지 공정에서 재용융시켜 액상으로 할 수 있다.
또, 그 후의 박막화 공정에 있어서, 처리액막의 온도가 상기의 온도 범위에 있어, 처리액막의 응고가 발생하지 않는 동안에, 처리액막을 얇게 함으로써, 응고 공정에서 형성되는 응고체의 막두께를 조정할 수 있다.
그 때문에, 응고 공정에 있어서, 기판의 패턴 형성면에, 내부 응력이 가능한 한 작고, 게다가 막두께가 적당히 조정된 응고체를 형성할 수 있다.
따라서, 이 구성에 의하면, 다음의 승화 공정에 있어서, 응고체를 승화시켜 제거함으로써, 패턴의 도괴를 억제하면서, 기판의 패턴 형성면을 건조시킬 수 있다.
이 발명의 일실시 형태는, 기판의 패턴 형성면에 승화성 물질을 포함하는 처리액을 공급하여, 상기 기판의 패턴 형성면에 처리액막을 형성하는 처리액 공급 공정과, 상기 기판의 패턴 형성면에 형성된 상기 처리액막의 온도를, 상기 승화성 물질의 융점 이상, 또한 상기 승화성 물질의 비점 미만의 온도 범위로 유지하는 온도 유지 공정과, 상기 처리액 공급 공정에 의한 처리액의 공급을 정지한 후, 상기 처리액막의 온도가 상기 온도 범위에 있는 동안에, 상기 처리액막을 구성하는 처리액의 일부를 상기 패턴 형성면으로부터 제거하여, 상기 처리액막을 얇게 하는 박막화 공정과, 상기 온도 유지 공정 후에, 상기 박막화 공정에 의해서 얇아진 처리액막을 상기 패턴 형성면 상에서 응고시켜 응고체를 형성하는 응고 공정과, 상기 응고체를 승화시켜, 상기 패턴 형성면으로부터 제거하는 승화 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 온도 유지 공정에 있어서, 처리액막의 온도를 상술한 온도 범위로 유지함으로써, 처리액막이 응고하는 것을 억제하여, 응고 공정 전의 처리액막을 액상으로 유지할 수 있다. 예를 들어, 처리액 공급 공정에 있어서 처리액막의 부분적인 응고가 발생해도, 온도 유지 공정에서 재용융시켜 액상으로 할 수 있다.
또, 그 후의 박막화 공정에 있어서, 처리액막의 온도가 상기의 온도 범위에 있어, 처리액막의 응고가 발생하지 않는 동안에 잉여의 처리액을 제거하여, 응고 공정에서 형성되는 응고체의 막두께를 조정할 수 있다.
그 때문에, 응고 공정에 있어서, 기판의 패턴 형성면에, 내부 응력이 가능한 한 작고, 게다가 막두께가 적당히 조정된 응고체를 형성할 수 있다.
따라서, 이 방법에 의하면, 그 후의 승화 공정에 있어서 응고체를 승화시켜 제거함으로써, 패턴의 도괴를 억제하면서, 기판의 패턴 형성면을 건조시킬 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 온도 유지 공정이, 상기 기판에 있어서의 상기 패턴 형성면과는 반대측의 이면에 열매를 접촉시킴으로써, 당해 기판을 통하여, 상기 패턴 형성면에 형성된 상기 처리액막의 온도를 조절하는 기판 온도 조절 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 기판의 이면에 열매를 공급하는 간이한 수법에 의해서, 온도 유지 공정을 실행할 수 있다. 따라서, 기판 처리 방법을 실시하기 위한 기판 처리 장치의 구성을 간략화할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 온도 조절 공정이, 상기 처리액 공급 공정의 개시보다 빨리 개시된다.
이 방법에 의하면, 기판의 이면에 열매를 공급하여, 기판을 미리 가열한 상태로 처리액 공급 공정을 실행함으로써, 처리액 공급 공정에서의 처리액막의 응고를 더 억제할 수 있다. 또, 처리액 공급 공정에서의 처리액막의 응고가 억제되기 때문에, 응고한 처리액막을 온도 유지 공정에서 재용융시킬 필요가 없어, 온도 유지 공정의 기간을 단축할 수도 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 응고 공정이, 상기 기판에 있어서의 상기 패턴 형성면과는 반대측의 이면에, 상기 승화성 물질의 응고점 이하의 온도의 냉매를 접촉시킴으로써, 당해 기판을 통하여 상기 처리액막을 냉각하는 기판 냉각 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 기판의 이면에 냉매를 공급하는 간이한 수법에 의해서, 응고 공정을 실행할 수 있다. 따라서, 기판 처리 방법의 공정, 및 그것을 실시하기 위한 기판 처리 장치의 구성을 간략화할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 온도 유지 공정이, 열매 공급 유닛에 의해서, 상기 기판에 있어서의 상기 패턴 형성면과는 반대측의 이면에 열매를 공급하는 열매 공급 공정을 포함하고, 상기 응고 공정이, 냉매 공급 유닛에 의해서, 상기 기판의 이면에 냉매를 공급하는 냉매 공급 공정을 포함한다. 그리고, 상기 기판 처리 방법이, 상기 열매 공급 유닛에 의한 상기 열매의 공급 정지 타이밍 및 상기 냉매 공급 유닛에 의한 상기 냉매의 공급 개시 타이밍 중 적어도 한쪽을 제어함으로써, 상기 박막화 공정을 위한 박막화 기간을 조정하고, 그에 의해, 박막화 공정 후의 상기 처리액막의 막두께를 제어하는 공정을 더 포함한다.
이 방법에 의하면, 열매의 공급 정지 타이밍과 냉매의 공급 개시 타이밍 중 적어도 한쪽을 제어하는 간이한 수법에 의해서, 박막화 공정을 위한 박막화 기간을 조정하여, 박막화 공정 후의 처리액막의 막두께를 조정할 수 있어, 그 결과, 응고체의 막두께를 조정할 수 있다.
박막화 기간의 조정은, 보다 구체적으로는, 이들 타이밍과, 처리액 공급 공정에 의한 처리액의 공급 정지의 타이밍을 설정함으로써 실행할 수 있다.
예를 들어, 열매 경로로의 열매의 공급 정지 타이밍, 또는 냉매 경로로의 냉매의 공급 개시 타이밍을, 처리액 공급 공정에 의한 처리액의 공급을 정지한 이후(동시를 포함한다)로 설정할 수도 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 열매 경로 및 상기 냉매 경로가, 적어도 부분적으로 배관을 공유하고 있다.
이 방법에 의하면, 기판 처리 방법을 실시하기 위한 기판 처리 장치의 구성을, 더 간략화할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 박막화 공정이, 상기 기판을 수평으로 유지하여 회전시키는 기판 회전 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 기판을 회전시켜, 원심력에 의해서 잉여의 처리액을 제거하는 간이한 수법에 의해서, 처리액막을 박막화할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 기판의 패턴 형성면에, 상기 처리액과 혼화하는 전처리액을 공급하는 전처리액 공급 공정을 더 포함한다. 그리고, 상기 전처리액 공급 공정 후에, 상기 처리액 공급 공정이 실행된다.
이 방법에 의하면, 먼저 기판의 패턴 형성면에 공급한 전처리액과 혼화함으로써, 기판의 패턴 형성면에 처리액을 스무즈하게 골고루 퍼지게 하여, 건조 처리의 각 공정을 실행할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 승화 공정과 병행하여 실행되며, 상기 기판의 패턴 형성면에 있어서의 결로를 방지하는 결로 방지 공정을 더 포함한다.
이 방법에 의하면, 응고체가 승화할 때에 기화열을 흡수하여 응고체 자체나 기판의 온도가 저하해도, 그에 의해 분위기 중의 수분이 응고체나 기판의 패턴 형성면에 결로하는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 응고체의 표면에 결로한 수분에 의해서, 응고체의 승화가 방해되거나, 기판의 패턴 형성면에 결로한 수분에 의해서 발생하는 표면장력에 의해서, 패턴이 도괴하거나 하는 것을 억제할 수 있다.
결로를 방지하기 위해서는, 예를 들어, 기판의 패턴 형성면에, 불활성 가스를 공급하는 공정, 패턴 형성면의 근방의 공간의 분위기를 차단하는 분위기 차단 공정, 기판의 주위의 분위기를 제습하는 제습 공정 등을 실시할 수 있다. 불활성 가스를 공급하는 공정에서는, 결로를 방지하는 효과를 향상시키기 위해서, 실온보다 고온의 고온 불활성 가스를 이용하는 것이 바람직하다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 승화 공정과 병행하여 실행되며, 상기 응고체의 승화를 촉진하는 승화 촉진 공정을 더 포함한다.
이 방법에 의하면, 응고체를 가능한 한 단기간에 승화시켜, 승화 공정의 기간을 단축할 수 있다.
승화를 촉진하기 위해서는, 예를 들어, 기판의 패턴 형성면의 근방의 공간을 감압하는 감압 공정, 기판을 회전시키는 기판 회전 공정, 패턴 형성면의 근방의 분위기를 가열하는 분위기 가열 공정 등을 실시할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태는, 상기 기판 처리 방법에 이용되는 기판 처리 장치로서, 상기 기판의 상기 패턴 형성면에 승화성 물질을 포함하는 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛과, 상기 기판의 상기 패턴 형성면에 형성된 상기 처리액막의 온도를, 상기 승화성 물질의 융점 이상, 또한 상기 승화성 물질의 비점 미만의 온도로 유지하는 온도 유지 유닛과, 상기 처리액막을 구성하는 상기 처리액의 일부를 상기 패턴 형성면으로부터 제거하여, 상기 처리액막을 얇게 하는 박막화 유닛과, 상기 처리액막을 상기 패턴 형성면 상에서 응고시켜 상기 응고체를 형성하는 응고 유닛과, 상기 응고체를 승화시켜, 상기 패턴 형성면으로부터 제거하는 승화 유닛과, 상기 처리액 공급 유닛, 상기 온도 유지 유닛, 상기 박막화 유닛, 상기 응고 유닛 및 상기 승화 유닛을 제어하여, 상기 기판 처리 방법의 각 공정을 실행하도록 프로그램되어 있는 콘트롤러를 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 온도 유지 공정에 있어서, 처리액막의 온도를, 상술한 온도 범위로 유지함으로써, 처리액막이 응고하는 것을 억제하여, 응고 공정 전의 처리액막을 액상으로 유지할 수 있다. 예를 들어, 처리액 공급 공정에 있어서 처리액막의 부분적인 응고가 발생해도, 온도 유지 공정에서 재용융시켜 액상으로 할 수 있다.
또, 그 후의 박막화 공정에 있어서, 처리액막의 온도가 상기의 온도 범위에 있어, 처리액막의 응고가 발생하지 않는 동안에, 잉여의 처리액을 제거하여, 응고 공정에서 형성되는 응고체의 막두께를 조정할 수 있다.
그 때문에, 응고 공정에 있어서, 기판의 패턴 형성면에, 내부 응력이 가능한 한 작고, 게다가 막두께가 적당히 조정된 응고체를 형성할 수 있다.
따라서, 이 구성에 의하면, 다음의 승화 공정에 있어서, 응고체를 승화시켜 제거함으로써, 패턴의 도괴를 억제하면서, 기판의 패턴 형성면을 건조시킬 수 있다.
이 발명의 일실시 형태는, 제1 승화성 물질과, 상기 제1 승화성 물질과는 상이한 제1 첨가제를 혼합한 혼합 처리액이며, 상기 제1 승화성 물질보다 응고점이 낮은 혼합 처리액을 기판의 표면에 공급하여, 상기 혼합 처리액의 액막을 상기 기판의 표면에 형성하는 혼합액막 형성 공정과, 상기 혼합 처리액의 상기 액막을 응고시켜 응고체를 형성하는 응고 공정과, 상기 응고체에 포함되는 상기 제1 승화성 물질을 승화시켜 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 승화 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 제1 승화성 물질과 제1 첨가제의 혼합에 의한 응고점 강하에 의해서, 혼합 처리액의 응고점이, 제1 승화성 물질의 응고점보다 낮아져 있다. 즉, 제1 승화성 물질의 응고점 이하의 온도 조건 하에 있어서, 혼합 처리액은 응고하지 않고 액상을 유지한다. 그 때문에, 혼합액막 형성 공정을 그와 같은 온도 조건 하에서 행하는 경우여도, 혼합 처리액의 응고를 방지하기 위한 온도 조절 기구를 별도 설치하지 않고, 혼합 처리액의 액막을 양호하게 형성할 수 있다. 그리고, 혼합액막 형성 공정 후의 응고 공정에 있어서 응고체를 형성할 수 있다. 또, 그 후의 승화 공정에 있어서 응고체에 포함되는 제1 승화성 물질을 승화시켜 응고체를 기판의 표면으로부터 제거할 수 있다.
따라서, 비용상승을 억제하면서 혼합 처리액(승화성을 가지는 처리액)의 의도하지 않은 응고를 회피할 수 있고, 또한, 기판의 표면을 양호하게 처리할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 제1 승화성 물질의 응고점이 상온보다 높고, 또한 상기 혼합 처리액의 응고점이 상온보다 낮다.
이 방법에 의하면, 제1 승화성 물질과 제1 첨가제의 혼합에 의한 응고점 강하에 의해서, 혼합 처리액의 응고점이, 상온보다 낮아져 있다. 즉, 상온에 있어서, 혼합 처리액은 응고하지 않고 액상을 유지한다. 그 때문에, 혼합액막 형성 공정을 상온 환경 하에서 행하는 경우여도, 혼합 처리액의 액막을 양호하게 형성할 수 있다. 그리고, 혼합액막 형성 공정 후의 응고 공정에 있어서 응고체를 형성할 수 있다. 또, 그 후의 승화 공정에 있어서 응고체에 포함되는 제1 승화성 물질을 승화시켜 응고체를 기판의 표면으로부터 제거할 수 있다.
따라서, 비용상승을 억제하면서 상온 환경 하에 있어서 혼합 처리액(승화성을 가지는 처리액)의 의도하지 않은 응고를 회피할 수 있어, 기판의 표면을 양호하게 처리할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 제1 첨가제가 승화성을 가지지 않는 용매를 포함한다. 이 경우, 상기 용매가 알코올이나 물을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 비교적 염가의 용매를 이용하여, 혼합 처리액의 응고점을 저하시킬 수 있다. 따라서, 비용절감을 도모할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 제1 첨가제가, 제2 승화성 물질을 포함한다.
이 방법에 의하면, 제2 승화성 물질이면, 액상을 거치지 않고 승화한다. 그 때문에, 승화 공정 후의 액 잔류를 확실히 방지할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에 기재한 바와 같이, 상기 제1 첨가제의 응고점이, 상기 제1 승화성 물질의 응고점보다 낮아도 된다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 제1 승화성 물질과, 상기 제1 첨가제를 혼합해 상기 혼합 처리액을 작성하는 혼합액 작성 공정을 더 포함한다. 이 경우, 상기 혼합액막 형성 공정이, 상기 혼합액 작성 공정에 의해서 작성된 상기 혼합 처리액을 상기 기판의 표면에 공급하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 혼합 처리액을 기판 처리시에 형성할 수 있다. 혼합 처리액을 필요한 양만큼 작성할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 응고 공정이, 상기 혼합 처리액의 상기 액막을 냉각하도록, 상기 기판의 표면과 반대측의 이면에, 냉매와 제2 첨가제를 혼합한 혼합 냉매이며 상기 냉매보다 응고점이 낮은 혼합 냉매를 공급하는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 냉매와 제2 첨가제의 혼합에 의한 응고점 강하에 의해서, 혼합 냉매의 응고점이, 냉매의 응고점보다 낮아져 있다. 즉, 혼합 냉매가, 냉매의 응고점보다 낮은 온도에 있어서도 액상을 유지한다. 그 때문에, 냉매의 응고점보다 낮은 온도로 유지된, 액상의 혼합 냉매를 기판의 이면에 공급할 수 있다. 이것에 의해, 응고 공정에 있어서, 혼합 처리액의 액막을 보다 낮은 온도까지 냉각할 수 있다.
이 경우, 상기 제2 첨가제가, 상기 제1 첨가제와 공통되어 있어도 된다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 혼합 처리액의 상기 액막의 온도가 상기 혼합 처리액의 응고점 이상, 또한 상기 혼합 처리액의 비점 미만의 온도 범위에 있는 동안에, 상기 혼합 처리액의 상기 액막을 얇게 하는 박막화 공정을 더 포함한다. 이 경우, 상기 응고 공정이, 상기 박막화 공정에 의해서 얇아진 상기 혼합 처리액의 상기 액막을 응고하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 박막화 공정에 있어서, 혼합액의 액막을 얇게 함으로써, 응고 공정에서 형성되는 응고체의 막두께를 저감할 수 있다.
그 때문에, 응고 공정에 있어서, 기판의 표면에, 내부 응력이 가능한 한 작고, 게다가 막두께가 적당히 조정된 응고체를 형성할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태는, 제1 승화성 물질과, 상기 제1 승화성 물질과는 상이한 제1 첨가제를 혼합한 혼합 처리액이며, 상기 제1 승화성 물질보다 응고점이 낮은 혼합 처리액을 기판의 표면에 공급하는 혼합 처리액 공급 유닛과, 상기 혼합 처리액의 액막을 응고시키는 응고 유닛과, 상기 혼합 처리액 공급 유닛 및 상기 응고 유닛을 제어하는 콘트롤러를 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
그리고, 상기 콘트롤러가, 상기 혼합 처리액 공급 유닛에 의해서 상기 혼합 처리액을 상기 기판의 표면에 공급하여, 상기 혼합 처리액의 상기 액막을 상기 기판의 표면에 형성하는 혼합액막 형성 공정과, 상기 혼합 처리액의 상기 액막을 상기 응고 유닛에 의해서 응고시켜 응고체를 형성하는 응고 공정과, 상기 응고체에 포함되는 상기 제1 승화성 물질을 승화시켜 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 승화 공정을 실행하도록 프로그램되어 있다.
이 구성에 의하면, 제1 승화성 물질과 제1 첨가제의 혼합에 의한 응고점 강하에 의해서, 혼합 처리액의 응고점이, 제1 승화성 물질의 응고점보다 낮아져 있다. 즉, 제1 승화성 물질의 응고점 이하의 온도 조건 하에 있어서, 혼합 처리액은 응고하지 않고 액상을 유지한다. 그 때문에, 혼합액막 형성 공정을 그와 같은 온도 조건 하에서 행하는 경우여도, 혼합 처리액의 액막을 양호하게 형성할 수 있다. 그리고, 혼합액막 형성 공정 후의 응고 공정에 있어서 응고체를 형성할 수 있다. 또, 그 후의 승화 공정에 있어서 응고체에 포함되는 제1 승화성 물질을 승화시켜 응고체를 기판의 표면으로부터 제거할 수 있다.
따라서, 비용상승을 억제하면서 혼합 처리액(승화성을 가지는 처리액)의 의도하지 않은 응고를 회피할 수 있고, 또한, 기판의 표면을 양호하게 처리할 수 있다.
본 발명에 있어서의 상술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시 형태의 설명에 의해서 분명해진다.
도 1은, 이 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다.
도 2는, 상기 기판 처리 장치에 구비되는 처리 유닛의 개략 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 3은, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는, 상기 처리 유닛에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5a~도 5h는, 상기 기판 처리의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 6은, 상기 기판 처리의 박막화 공정과 그 전후의 공정을 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 7은, 상기 기판 처리 장치에 구비되는 처리 유닛의 변형예의 주요부를 확대해서 나타내는 도해적인 단면도이다.
도 8은, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 구비되는 처리 유닛의 개략 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 9는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 처리 유체 공급 배관의 모식도이다.
도 10은, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 11a~도 11h는, 제2 실시 형태에 따른 처리 유닛에 의한 기판 처리의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 12는, 제2 실시 형태에 따른 처리 유닛에 의한 기판 처리의 변형예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 13a 및 도 13b는, 제2 실시 형태에 따른 처리 유닛에 의한 기판 처리의 다른 변형예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 14는, 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 구비되는 처리 유닛의 개략 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 15a~도 15d는, 제3 실시 형태에 따른 처리 유닛에 의한 기판 처리의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 16은, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 구비되는 처리 유닛의 개략 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 17은, 제4 실시 형태에 따른 처리 유닛에 의한 기판 처리를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 18a~도 18e는, 제4 실시 형태에 따른 처리 유닛에 의한 기판 처리를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 19a 및 도 19b는, 제4 실시 형태에 따른 처리 유닛에 의한 기판 처리에 있어서의 파티클 유지층의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 20은, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 개략 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 21은, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 22a~도 22c는, 제5 실시 형태에 따른 처리 유닛에 의한 기판 처리를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 23은, 제5 실시 형태의 변형예에 따른 처리 유닛에 구비된 쿨러 유닛 및 그 주변의 모식도이다.
도 24는, 제5 실시 형태의 다른 변형예에 따른 처리 유닛에 구비된 쿨러 유닛 및 그 주변의 모식도이다.
도 25는, 제6 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 구비되는 처리 유닛의 개략 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 26은, 혼합 처리액에 포함되는 IPA의 농도와, 당해 혼합 처리액의 응고점의 관계를 나타내는 도면이다.
도 27은, 제6 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 28은, 제6 실시 형태에 따른 처리 유닛에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 29a~도 29c는, 제6 실시 형태에 따른 처리 유닛에 의한 기판 처리의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 30은, 혼합 처리액에 포함되는 IPA의 농도와, 기판의 표면에 형성되는 패턴의 도괴율의 관계를 나타내는 도면이다.
도 31은, 제6 실시 형태에 따른 변형예를 나타내는 도면이다.
도 32는, 제6 실시 형태에 따른 처리 유닛에 의한 기판 처리의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
＜제1 실시 형태＞
도 1은, 이 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다. 기판 처리 장치(1)는, 실리콘 웨이퍼 등의 기판(W)을 한 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치(1)는, 클린 룸 내에 배치되어 있다. 이 실시 형태에서는, 기판(W)은, 원판형상의 기판이다.
기판 처리 장치(1)는, 기판(W)을 처리하는 복수의 처리 유닛(2)과, 처리 유닛(2)에서 처리되는 복수매의 기판(W)을 수용하는 캐리어(C)가 재치(載置)되는 로드 포트(LP)와, 로드 포트(LP)와 처리 유닛(2)의 사이에서 기판(W)을 반송하는 반송 로봇(IR 및 CR)과, 기판 처리 장치(1)를 제어하는 콘트롤러(3)를 포함한다.
반송 로봇(IR)은, 캐리어(C)와 반송 로봇(CR)의 사이에서 기판(W)을 반송한다. 반송 로봇(CR)은, 반송 로봇(IR)과 처리 유닛(2)의 사이에서 기판(W)을 반송한다. 복수의 처리 유닛(2)은, 예를 들어, 동일한 구성을 가지고 있다.
도 2는, 기판 처리 장치(1)에 구비된 처리 유닛(2)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
처리 유닛(2)은, 내부 공간을 가지는 상자형의 챔버(4)와, 챔버(4)내에서 한 장의 기판(W)을 수평의 자세로 유지하여, 기판(W)의 중심을 통과하는 연직의 회전축선(A1) 둘레로 기판(W)을 회전시키는 스핀 척(5)을 포함한다.
처리 유닛(2)은, 스핀 척(5)에 유지된 기판(W)의 상면인 패턴 형성면에, 약액을 공급하는 약액 공급 유닛(6)과, 스핀 척(5)에 유지된 기판(W)의 패턴 형성면에 린스액을 공급하는 린스액 공급 유닛(7)을 더 포함한다.
처리 유닛(2)은, 스핀 척(5)에 유지된 기판(W)의 패턴 형성면에, 처리액과 혼화하는 전처리액을 공급하는 전처리액 공급 유닛(8)과, 스핀 척(5)에 유지된 기판(W)의 패턴 형성면에, 승화성 물질을 포함하는 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛(9)을 더 포함한다.
처리 유닛(2)은, 스핀 척(5)에 유지된 기판(W)의, 패턴 형성면과는 반대측의 이면에, 온도조절 매체를 공급하는 이면 공급 유닛(10)과, 스핀 척(5)을 둘러싸는 통형상의 처리 컵(11)을 더 포함한다. 온도조절 매체란, 기판(W)을 통하여 기판(W)의 패턴 형성면 상의 처리액의 온도를 조절하기 위한 유체이다. 온도조절 매체에는, 열매와 냉매가 포함된다. 열매란, 기판(W)의 패턴 형성면 상의 처리액을 가열하기 위한 유체이다. 냉매란, 기판(W)의 패턴 형성면 상의 처리액을 냉각하기 위한 유체이다.
처리 유닛(2)은, 승화성 물질의 응고체를 승화시킬 때에, 기판(W)의 패턴 형성면에 결로가 발생하는 것을 방지하는 결로 방지 공정을 실행하는, 제1 결로 방지 유닛(12) 및 제2 결로 방지 유닛(13)을 더 포함한다.
챔버(4)는, 상자형상의 격벽(14)과, 격벽(14)의 상부로부터 격벽(14)내(챔버(4)내에 상당)에 청정 공기를 보내는 송풍 유닛으로서의 FFU(팬·필터·유닛)(15)와, 격벽(14)의 하부로부터 챔버(4)내의 기체를 배출하는 배기 장치(16)를 포함한다.
스핀 척(5)으로서는, 기판(W)을 수평 방향으로 사이에 끼워, 기판(W)을 수평으로 유지하는 협지식의 척이 채용되고 있다. 구체적으로는, 스핀 척(5)은, 스핀 모터(17)와, 이 스핀 모터(17)의 구동축과 일체화된 스핀축(18)과, 스핀축(18)의 상단에 대략 수평으로 부착된 원판형상의 스핀 베이스(19)를 포함한다. 스핀축(18)은, 이 실시 형태에서는, 중공형상으로 형성되어 있다.
스핀 베이스(19)는, 기판(W)의 외경보다 큰 외경을 가지는 수평의 원형의 상면(19a)을 포함한다. 상면(19a)에는, 그 주연부에 복수개(3개 이상. 예를 들어 4개)의 협지 부재(19b)가 배치되어 있다. 복수개의 협지 부재(19b)는, 스핀 베이스(19)의 상면(19a)의 주연부에 있어서, 기판(W)의 외주형상에 대응하는 원주 상에서 적당한 간격을 두고, 예를 들어, 등간격으로 배치되어 있다.
스핀 척(5)은, 기판(W)을 수평으로 유지하여 회전시킴으로써, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 처리액막을 얇게 하는 박막화 공정을 실행하는, 박막화 유닛의 일례이다. 또, 스핀 척(5)은, 응고체를 승화시킬 때에 기판을 회전시킴으로써 응고체의 승화를 촉진하는 승화 촉진 공정을 실행하는, 승화 촉진 유닛의 일례이기도 하다.
약액 공급 유닛(6)은, 약액 공급 노즐(20)을 포함한다. 약액 공급 노즐(20)은, 제1 노즐 이동 기구(21)에 의해서 이동된다. 약액 공급 노즐(20)은, 중앙 위치와 퇴피 위치의 사이에서 이동한다. 약액 공급 노즐(20)은, 중앙 위치에 위치할 때, 기판(W)의 패턴 형성면의 회전 중심 위치에 대향한다. 약액 공급 노즐(20)은, 퇴피 위치에 위치할 때, 기판(W)의 패턴 형성면에 대향하지 않는다. 기판(W)의 패턴 형성면의 회전 중심 위치란, 기판(W)의 패턴 형성면에 있어서의 회전축선(A1)과의 교차 위치이다. 퇴피 위치는, 평면에서 볼 때 스핀 베이스(19)의 바깥쪽의 위치이다.
약액 공급 노즐(20)에는, 약액 공급관(22)이 접속되어 있다. 약액 공급관(22)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(23)가 개재되어 있다.
약액의 구체예는, 에칭액, 세정액이다. 더 구체적으로는, 약액은, 불산, SC1액(암모니아과산화수소수 혼합액), SC2액(염산과산화수소수 혼합액), 불화암모늄, 버퍼드불산(불산과 불화암모늄의 혼합액) 등이어도 된다.
린스액 공급 유닛(7)은, 린스액 공급 노즐(24)을 포함한다. 린스액 공급 노즐(24)은, 제2 노즐 이동 기구(25)에 의해서 이동된다. 린스액 공급 노즐(24)은, 중앙 위치와 퇴피 위치의 사이에서 이동한다. 린스액 공급 노즐(24)은, 중앙 위치에 위치할 때, 기판(W)의 패턴 형성면의 회전 중심 위치에 대향한다. 린스액 공급 노즐(24)은, 퇴피 위치에 위치할 때, 기판(W)의 패턴 형성면에 대향하지 않는다.
린스액 공급 노즐(24)에는, 린스액 공급관(26)이 접속되어 있다. 린스액 공급관(26)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(27)가 개재되어 있다.
린스액의 구체예는, 예를 들어, 탈이온수(DIW)이다. 린스액은, DIW에 한정하지 않고, 탄산수, 전해이온수, 수소수, 암모니아수, 오존수, 희석 농도(예를 들어, 10~100ppm 정도)의 염산수 중 어느 것이어도 된다.
전처리액 공급 유닛(8)은, 전처리액 공급 노즐(28)을 포함한다. 전처리액 공급 노즐(28)에는, 전처리액 공급관(30)이 접속되어 있다. 전처리액 공급관(30)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(31)가 개재되어 있다.
전처리액으로서는, 처리액과 혼화하는 용매 등이 이용된다. 미리, 전처리액을 기판(W)의 패턴 형성면에 공급하여 골고루 퍼지게 한 상태로 처리액을 공급함으로써, 처리액을 기판(W)의 패턴 형성면에 스무즈하게 골고루 퍼지게 할 수 있다.
특히, 실시의 형태에서는, 전처리액으로서, 린스액과 처리액의 양쪽에 혼화하는 용매를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 전처리액을 이용하면, 전(前)공정에서 공급되어, 기판(W)의 패턴 형성면에 잔류한 린스액을, 전처리액을 통하여, 스무즈하게, 처리액으로 치환시킬 수 있다. 그 때문에, 처리액을, 기판(W)의 패턴 형성면에, 더 스무즈하게 골고루 퍼지게 할 수 있다.
예를 들어, 수계의 린스액과, 불화탄화수소 화합물을 포함하는 처리액의 양쪽에 혼화하는 전처리액의 구체예는, 이소프로필알코올(IPA)로 대표되는 유기용제이지만, 물과 처리액의 양쪽에 혼화하는 여러 가지의 용제를 이용할 수 있다.
처리액 공급 유닛(9)은, 처리액 공급 노즐(32)을 포함한다. 처리액 공급 노즐(32)에는, 처리액 공급관(34)이 접속되어 있다. 처리액 공급관(34)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(35)가 개재되어 있다.
처리액으로서는, 승화성 물질을 포함하는 처리액이 이용된다. 승화성 물질을 포함하는 처리액으로서는, 예를 들어, 승화성 물질의 융액 등의, 승화성 물질이 융해 상태로 포함되는 것이나, 혹은, 용질로서의 승화성 물질을 용매에 용해시킨 용액 등을 이용할 수 있다. 여기서 「융해 상태」란, 승화성 물질이 완전하게 또는 일부 용해됨으로써 유동성을 가지고, 액상을 나타내고 있는 상태를 가리킨다.
승화성 물질로서는, 제1 상온에서의 증기압이 높고, 고상에서 액상을 거치지 않고 기상으로 변화하는 여러 가지의 물질이 이용된다. 제1 상온이란, 온도 조절되어 있지 않은 상태의 클린 룸 내의 온도이며, 온도 조절되어 있지 않은 상태의 처리 유닛(2)내의 온도이다. 제1 상온은, 예를 들어, 5℃~35℃이다.
이면 공급 유닛(10)은, 이면 공급 노즐(36)을 포함한다. 이면 공급 노즐(36)은, 중공형상의 스핀축(18)을 삽입 통과하고 있고, 기판(W)의 이면의 중심에 면하는 토출구(36a)를 상단에 가지고 있다.
이면 공급 노즐(36)은, 이 실시 형태에서는, 기판(W)을 회전시키면서, 토출구(36a)로부터 기판(W)의 이면의 중심 위치를 향해 온도조절 매체를 공급한다. 공급된 온도조절 매체는, 원심력의 작용에 의해서 기판(W)의 이면의 대략 전역에 골고루 퍼진다. 공급된 온도조절 매체가 열매인 경우는, 기판(W) 및 기판(W)의 패턴 형성면에 형성되는 처리액막이 가열된다. 또, 공급된 온도조절 매체가 냉매인 경우는, 처리액막이 냉각된다. 기판(W)의 이면의 회전 중심 위치란, 기판(W)의 이면에 있어서의 회전축선(A1)과의 교차 위치이다.
이면 공급 노즐(36)에는, 열매 공급관(37)이 접속되어 있다. 열매 공급관(37)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(38), 및 열매 공급관(37)을 유통하는 열매의 유량을 조정하는 밸브(39)가 개재되어 있다.
또, 이면 공급 노즐(36)에는, 또한 냉매 공급관(40)이 접속되어 있다. 냉매 공급관(40)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(41), 및 냉매 공급관(40)을 유통하는 냉매의 유량을 조정하는 밸브(42)가 개재되어 있다.
열매 공급관(37) 및 냉매 공급관(40)은, 공유 배관(43)을 통하여 이면 공급 노즐(36)에 접속되어 있다.
이면 공급 유닛(10)은, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 처리액막의 온도를, 승화성 물질의 융점 이상이며, 또한 승화성 물질의 비점 미만의 온도 범위(융해 온도 범위)로 유지하는 온도 유지 공정을 실행하는, 열매 공급 유닛의 일례이다. 열매 공급관(37), 공유 배관(43), 및 이면 공급 노즐(36)은, 열매 공급 유닛의 열매 경로를 구성한다.
이면 공급 유닛(10)은, 박막화 공정에 의해서 얇아진 처리액막을 기판(W)의 패턴 형성면 상에서 응고시켜 승화성 물질의 응고체를 형성하는 응고 공정을 실행하는, 냉매 공급 유닛의 일례이기도 하다. 냉매 공급관(40), 공유 배관(43), 및 이면 공급 노즐(36)은, 냉매 공급 유닛의 냉매 경로를 구성한다.
열매 경로와 냉매 경로는, 공유 배관(43)과 이면 공급 노즐(36)을 공유하고 있다. 즉, 열매 경로 및 냉매 경로가, 적어도 부분적으로 배관을 공유하고 있다. 따라서, 기판 처리 장치(1)의 구성을 간략화할 수 있다.
열매의 일례는, 융해 온도 범위로 가열된 DIW이다. 냉매의 일례는, 승화성 물질의 응고점(융점) 이하의 온도 범위(응고 온도 범위)로 냉각된 DIW이다.
처리 컵(11)은, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)보다 바깥쪽(회전축선(A1)으로부터 멀어지는 방향)에 배치되어 있다. 처리 컵(11)은, 스핀 베이스(19)를 둘러싸고 있다.
처리 컵(11)은, 스핀 척(5)에 유지된 기판(W)의 주연으로부터 바깥쪽으로 비산하는 액체(약액, 린스액, 전처리액, 또는 처리액)를 받는 복수의 가드(71)와, 복수의 가드(71)에 의해서 하방으로 안내된 액체를 받는 복수의 컵(72)과, 복수의 가드(71)와 복수의 컵(72)을 둘러싸는 원통형상의 외벽 부재(73)를 포함한다. 이 실시 형태에서는, 4개의 가드(71)(제1 가드(71A), 제2 가드(71B), 제3 가드(71C) 및 제4 가드(71D))와, 3개의 컵(72)(제1 컵(72A), 제2 컵(72B) 및 제3 컵(72C))이 설치되어 있는 예를 나타내고 있다.
각 컵(72)은, 상향으로 개방된 홈형상의 형태를 가지고 있다. 각 가드(71)는, 스핀 베이스(19)를 둘러싼다. 제1 가드(71A), 제2 가드(71B), 제3 가드(71C) 및 제4 가드(71D)는, 이 순서로 내측으로부터 배치되어 있다. 제1 컵(72A)은, 제1 가드(71A)에 의해서 하방으로 안내된 액체를 받는다. 제2 컵(72B)은, 제2 가드(71B)에 의해서 하방으로 안내된 액체를 받는다. 제3 컵(72C)은, 제2 가드(71B)와 일체로 형성되어 있고, 제3 가드(71C)에 의해서 안내된 액체를 받는다.
처리 유닛(2)은, 4개의 가드(71)를 각각 따로 따로 승강시키는 가드 승강 기구(74)를 포함한다. 가드 승강 기구(74)는, 각 가드(71)를 하위치와 상위치의 사이에서 승강시킨다. 각 가드(71)는, 상위치와 하위치의 사이의 가동 범위의 전역에 있어서, 기판(W)의 측방에 위치한다. 가동 범위에는, 상위치 및 하위치가 포함된다.
가드 승강 기구(74)는, 예를 들어, 각 가드(71)에 부착된 볼나사 기구(도시하지 않음)와, 각 볼나사에 구동력을 부여하는 모터(도시하지 않음)를 포함한다.
가드 승강 기구(74)는, 기판(W)으로부터 주로 약액이 비산할 때에는, 기판(W)으로부터 비산하는 액체가 제2 가드(71B)에 의해서 받아지도록, 복수의 가드(71)를 승강시킨다(후술하는 도 5a를 참조).
가드 승강 기구(74)는, 기판(W)으로부터 주로 린스액이 비산할 때에는, 기판(W)으로부터 비산하는 액체가 제1 가드(71A)에 의해서 받아지도록, 복수의 가드(71)를 승강시킨다(후술하는 도 5b를 참조).
가드 승강 기구(74)는, 기판(W)으로부터 주로 처리액이 비산할 때에는, 기판(W)으로부터 비산하는 액체가 제3 가드(71C)에 의해서 받아지도록, 복수의 가드(71)를 승강시킨다(후술하는 도 5e~도 5g를 참조).
가드 승강 기구(74)는, 기판(W)의 패턴 형성면을 건조시킬 때, 및, 기판(W)으로부터 주로 전처리액이 비산할 때에는, 기판(W)으로부터 비산하는 액체가 제4 가드(71D)에 의해서 받아지도록 복수의 가드(71)를 승강시킨다(후술하는 도 5c, 도 5d 및 도 5h를 참조). 그리고, 가드(71)에 받아진 액체는, 도시하지 않은 회수 장치 또는 폐액 장치에 보내진다.
제1 결로 방지 유닛(12)은, 기판(W)의 패턴 형성면에 대향하며 기판(W)과의 사이의 분위기를 주위의 분위기로부터 차단하는 차단판(44)과, 기판(W)의 패턴 형성면의 중앙 영역에 불활성 가스를 공급하는 제1 불활성 가스 노즐(45)을 포함한다.
차단판(44)은, 기판(W)과 거의 동일 직경 또는 그 이상의 직경을 가지는 원판형상으로 형성되어 있다. 차단판(44)은, 스핀 척(5)의 상방에서, 수평으로 배치되어 있다. 차단판(44)의 상면의 중심에는, 중공축(44a)이 고정되어 있다. 중공축(44a)은, 회전축선(A1)을 따라서 연직 방향으로 연장되어 있다.
중공축(44a)에는, 연직 방향을 따라서 중공축(44a)을 승강시킴으로써, 중공축(44a)에 고정된 차단판(44)을 승강시키는 차단판 승강 기구(46)가 접속되어 있다. 차단판 승강 기구(46)는, 근접 위치(후술하는 도 5h를 참조)와, 이격 위치(후술하는 도 5a를 참조)의 사이에서, 차단판(44)을 승강시킬 수 있다. 차단판(44)이 근접 위치에 위치할 때, 기판(W)의 패턴 형성면과 대향하는 차단판(44)의 하면이 기판(W)의 패턴 형성면에 근접한다. 이격 위치는, 근접 위치보다 상방의 위치이다.
차단판(44)을 근접 위치까지 하강시킨 상태에서는, 차단판(44)의 하면과 기판(W)의 패턴 형성면의 사이의 분위기가 주위의 분위기로부터 차단된다. 이것에 의해, 차단판(44)은, 가드(71)로부터 튀어 되돌아온 액체가 기판(W)의 패턴 형성면과 차단판(44)의 하면의 사이에 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또한, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 응고체를 승화시킬 때에, 응고체와 접촉하는 분위기 중에 포함되는 수분의 양을 제한할 수 있다. 그리고, 분위기 중의 수분이 응고체나 기판의 패턴 형성면에 결로하는 것을 방지할 수 있다.
제1 불활성 가스 노즐(45)에는, 제1 불활성 가스 공급관(47)이 접속되어 있다. 제1 불활성 가스 공급관(47)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(48)가 개재되어 있다.
불활성 가스의 구체예는, 예를 들어, 질소 가스(N2)이다. 불활성 가스는, 기판(W)의 표면 및 패턴에 대해서 불활성인 가스이다. 불활성 가스는, 질소 가스에는 한정되지 않고, 예를 들어, 아르곤 등의 희가스류여도 된다. 특히, 결로를 방지하는 효과를 향상시키기 위해서, 실온보다 고온의 고온 불활성 가스를 이용하는 것이 바람직하다. 실온이란, 클린 룸 내의 온도이며, 처리 유닛(2)내의 온도이다.
이 실시 형태에서는, 전처리액 공급 노즐(28), 처리액 공급 노즐(32) 및 제1 불활성 가스 노즐(45)은, 회전축선(A1)을 따라서 연직 방향으로 연장되어 있고 중공축(44a)에 삽입 통과된 노즐 수용 부재(80)에 공통으로 수용되어 있다. 노즐 수용 부재(80)의 하단부는, 기판(W)의 상면의 중앙 영역에 대향하고 있다. 전처리액 공급 노즐(28)의 토출구로부터 전처리액을 토출시킴으로써, 기판(W)의 패턴 형성면의 중앙 영역에 전처리액이 공급된다. 동일하게, 처리액 공급 노즐(32)의 토출구로부터 처리액을 토출시킴으로써, 기판(W)의 패턴 형성면의 중앙 영역에 처리액이 공급된다.
전처리액 공급 노즐(28), 처리액 공급 노즐(32) 및 제1 불활성 가스 노즐(45)의 각각은, 기판(W)의 패턴 형성면에 면하는 토출구를 하단에 가지고 있다. 전처리액 공급 노즐(28), 처리액 공급 노즐(32) 및 제1 불활성 가스 노즐(45)은, 중공축(44a)에 고정된 차단판(44)과 함께 승강한다.
차단판(44)을 하강시켜, 차단판(44)의 하면이 기판(W)의 패턴 형성면에 근접한 근접 위치에 있어서, 제1 불활성 가스 노즐(45)의 토출구는, 기판(W)의 패턴 형성면의 회전 중심 위치에 대향한다. 이 상태에서, 제1 불활성 가스 노즐(45)의 토출구로부터 불활성 가스를 토출시킴으로써, 기판(W)의 패턴 형성면의 중앙 영역에 불활성 가스가 공급된다. 공급된 불활성 가스는, 기판(W)의 패턴 형성면의 중앙 영역으로부터, 차단판(44)의 하면과 기판(W)의 패턴 형성면의 사이의 분위기에서 바깥쪽으로 확산되어, 기판(W)의 패턴 형성면의 주연으로부터, 분위기의 밖으로 배출된다.
이것에 의해, 차단판(44)에 의해서 주위의 분위기로부터 차단된, 차단판(44)의 하면과 기판(W)의 패턴 형성면의 사이의 분위기가 제습된다. 그 때문에, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 응고체를 승화시킬 때에, 분위기 중의 수분이 응고체나 기판의 패턴 형성면에 결로하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 고온 불활성 가스를 공급하는 경우에는, 기판(W)의 패턴 형성면의 부근의 분위기가 데워져, 결로를 방지하는 효과가 향상된다.
또, 응고체의 표면 상에 불활성 가스가 유통됨으로써, 응고체의 승화가 촉진된다. 특히, 고온 불활성 가스를 공급하는 경우에는, 기판(W)의 패턴 형성면의 부근의 분위기가 데워져, 응고체의 승화가 더 촉진된다. 그 때문에, 제1 불활성 가스 노즐(45), 제1 불활성 가스 공급관(47), 및 밸브(48)는, 응고체의 승화를 촉진하는 승화 촉진 공정을 실행하는, 승화 촉진 유닛의 일례이기도 하다.
제2 결로 방지 유닛(13)은, 처리 컵(11)내에서, 스핀 베이스(19)를 둘러싸고 기판(W)보다 바깥쪽(회전축선(A1)으로부터 멀어지는 방향)에 배치된 환상의 냉각관(49)을 포함하고 있다.
냉각관(49)에는, 냉매 공급관(50)이 접속되어 있다. 냉매 공급관(50)은, 냉매 공급관(40)의, 밸브(42)보다 하류측이며, 또한 밸브(41)보다 상류측에 접속되어 있다. 냉매 공급관(50)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(51)가 개재되어 있다. 또, 도시하지 않지만, 냉각관(49)에는, 냉각관(49)내를 유통한 냉매를 챔버(4) 밖으로 배출하는 냉매 배출 배관이 접속되어 있다.
밸브(51)를 열고, 냉매 공급관(50), 냉각관(49), 및 냉매 배출관을 통해 냉매를 순환시켜 냉각관(49)을 냉각함으로써, 분위기 중의 수분을 냉각관(49)의 표면에 결로시켜, 분위기 중으로부터 제거할 수 있다. 그 때문에, 분위기 중의 수분이 응고체나 기판(W)의 패턴 형성면에 결로하는 것을 방지할 수 있다.
FFU(15)는, 격벽(14)의 상방에 배치되어 있고, 격벽(14)의 천정에 부착되어 있다. FFU(15)는, 격벽(14)의 천정으로부터 챔버(4)내에 청정 공기를 보낸다. 배기 장치(16)는, 처리 컵(11)의 외벽 부재(73)에 접속된 배기 덕트(52)를 통하여 처리 컵(11)의 외벽 부재(73)의 저부에 접속되어 있고, 처리 컵(11)의 외벽 부재(73)의 저부로부터 처리 컵(11)의 내부를 흡인한다. FFU(15) 및 배기 장치(16)에 의해서, 챔버(4)내에 다운 플로우(하강류)가 형성된다.
FFU(15) 및 배기 장치(16)는, 챔버(4)내에 다운 플로우를 형성하여, 챔버(4)내를 제습함으로써, 응고체를 승화시킬 때에, 기판(W)의 패턴 형성면에 결로가 발생하는 것을 방지하는 결로 방지 공정을 실행한다. 즉, FFU(15) 및 배기 장치(16)는, 결로 방지 유닛의 일례로서 기능한다.
또, FFU(15) 및 배기 장치(16)는, 예를 들어, 다운 플로우의 유속을 높여, 챔버(4)내의 환기를 촉진함으로써, 응고체의 승화를 촉진하는 승화 촉진 공정을 실행한다. 즉, FFU(15) 및 배기 장치(16)는, 승화 촉진 유닛의 일례로서도 기능한다.
또, 배기 장치(16)는, 처리 컵(11)의 저부로부터 처리 컵(11)의 내부를 감압함으로써, 응고체의 승화를 촉진하는 승화 촉진 공정을 실행하는, 승화 촉진 유닛의 일례로서 기능한다.
중공축(44a)의 내주면과 노즐 수용 부재(80)의 외주면의 사이에는, 제2 불활성 가스 노즐(81)이 설치되어 있다. 제2 불활성 가스 노즐(81)에는, 제2 불활성 가스 공급관(82)이 접속되어 있다. 제2 불활성 가스 공급관(82)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(83)가 개재되어 있다.
제2 불활성 가스 노즐(81)로부터 공급되는 불활성 가스는, 차단판(44)과 기판(W)의 패턴 형성면의 사이의 공간에 공급된다. 차단판(44)과 기판(W)의 패턴 형성면의 사이의 공간에 공급된 불활성 가스는, 기판(W)의 패턴 형성면의 중앙 영역으로부터 기판(W)의 패턴 형성면의 주연을 향해서 이동하는 기류를 형성한다. 이 기류에 의해서, 가드(71)로부터 튀어 되돌아온 액체를 밀어되돌릴 수 있다. 그 때문에, 불활성 가스가 제2 불활성 가스 노즐(81)로부터 공급되고 있는 동안은, 가드(71)로부터 튀어 되돌아온 액체가 기판(W)의 패턴 형성면으로 부착되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 가드(71)로부터 튀어 되돌아오는 것에 기인하는 파티클을 억제할 수 있다. 차단판(44)과 기판(W)의 패턴 형성면의 사이의 공간에 효율적으로 기류를 형성하기 위해서는, 차단판(44)을 근접 위치에 위치시키는 것이 바람직하다.
또한, 제2 불활성 가스 노즐(81)로부터 공급되는 불활성 가스의 유량은, 응고체의 승화를 촉진시키지 않을 정도의 유량이다.
기판(W)의 패턴 형성면으로의 처리 유체의 공급이 정지되어 있는 동안에 이면 공급 노즐(36)로부터 기판(W)의 이면에 온도조절 매체가 공급되고 있는 경우에 있어서, 기판(W)의 이면에 공급된 온도조절 매체가 가드(71)로부터 튀어 되돌아와 기판(W)의 패턴 형성면에 부착되면, 기판(W)의 패턴 형성면에 부착된 온도조절 매체가 기판(W)의 패턴 형성면으로 공급되는 처리 유체에 의해서 씻어 내어지지 않는다. 그 때문에, 기판(W)의 패턴 형성면에 부착된 온도조절 매체에 기인하여 파티클이 발생할 우려가 있다.
따라서, 기판(W)의 패턴 형성면으로의 처리 유체의 공급이 정지되어 있는 동안에 이면 공급 노즐(36)로부터 기판(W)의 이면에 온도조절 매체가 공급되고 있을 때는, 차단판(44)을 근접 위치에 위치시키는 것이 한층 바람직하다.
한편, 기판(W)의 패턴 형성면에 처리 유체가 공급되고 있는 동안에는, 차단판(44)이 기판(W)의 패턴 형성면에 너무 근접하면, 기판(W)의 패턴 형성면에 공급되는 처리 유체가 패턴 형성면으로부터 튀어 되돌아와, 차단판(44)의 하면에 부착될 우려가 있다. 그 때문에, 기판(W)의 패턴 형성면으로 처리 유체가 공급되고 있는 동안, 차단판(44)은, 이격 위치와 근접 위치의 사이의 위치인 처리 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
도 3은, 기판 처리 장치(1)의 주요부의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다.
기판 처리 장치(1)는, 콘트롤러(3)를 포함한다. 콘트롤러(3)는, 마이크로 컴퓨터를 구비하고, 소정의 제어 프로그램에 따라서 기판 처리 장치(1)에 구비된 제어 대상을 제어한다. 구체적으로는, 콘트롤러(3)는, 프로세서(CPU)(3A)와, 제어 프로그램이 저장된 메모리(3B)를 포함하고, 프로세서(3A)가 제어 프로그램을 실행함으로써, 기판 처리를 위한 여러 가지의 제어를 실행하도록 구성되어 있다. 특히, 콘트롤러(3)는, FFU(15), 배기 장치(16), 스핀 모터(17), 제1 노즐 이동 기구(21), 제2 노즐 이동 기구(25), 차단판 승강 기구(46), 가드 승강 기구(74), 밸브(23, 27, 31, 35, 38, 39, 41, 42, 48, 51, 83)를 제어하도록 프로그램되어 있다.
도 4는, 처리 유닛에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5a~도 5h는, 상기 기판 처리의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
처리 유닛(2)에 의한 기판 처리에서는, 우선, 약액 처리 공정이 실행된다(단계 S1). 약액 처리 공정에서는, 우선, 스핀 척(5)에 기판(W)을 수평으로 유지시킨다(기판 유지 공정). 그리고, 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 구동하여, 스핀 베이스(19)를 회전시켜, 기판(W)의 회전을 개시한다(기판 회전 공정). 약액 처리 공정에서는, 스핀 베이스(19)는, 기판 회전 속도인 소정의 약액 처리 속도로 회전된다. 약액 처리 속도는, 예를 들어, 800rpm~1000rpm이다. 기판 처리가 종료할 때까지의 동안, 기판 유지 공정 및 기판 회전 공정이 계속된다. 약액 처리 공정에서는, 콘트롤러(3)는, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 차단판(44)을 이격 위치에 배치하고 있다.
다음으로, 콘트롤러(3)는, 제1 노즐 이동 기구(21)를 제어하여, 약액 공급 노즐(20)을, 기판(W)의 상방의 중앙 위치에 배치한다. 그리고, 콘트롤러(3)는, 밸브(23)를 연다. 이것에 의해, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 회전 상태의 기판(W)의 상면인 패턴 형성면을 향해서, 약액 공급 노즐(20)로부터 약액(53)이 공급된다. 공급된 약액(53)은, 원심력의 작용에 의해서, 기판(W)의 패턴 형성면의 대략 전면에 골고루 퍼진다.
일정기간의 약액 처리 후, 기판(W)의 패턴 형성면 상의 약액을 린스액으로 치환함으로써, 기판(W)의 패턴 형성면 상으로부터 약액을 배제하는 린스 처리 공정이 실행된다(단계 S2). 린스 처리 공정에서는, 콘트롤러(3)는, 밸브(23)를 닫고, 약액 공급 노즐(20)로부터의 약액(53)의 공급을 정지시킨다. 그리고, 콘트롤러(3)는, 약액 공급 노즐(20)을 퇴피 위치로 이동시킨다.
다음으로, 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 기판 회전 속도인 소정의 린스 처리 속도로 회전시킨다. 린스 처리 속도는, 예를 들어, 800rpm~1000rpm이다. 린스 처리 공정에서는, 콘트롤러(3)는, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 약액 처리 공정에 이어서 차단판(44)을 이격 위치에 유지한다.
다음으로, 콘트롤러(3)는, 제2 노즐 이동 기구(25)를 제어하여, 린스액 공급 노즐(24)을, 기판(W)의 상방의 중앙 위치에 배치한다. 그리고, 콘트롤러(3)는, 밸브(27)를 연다. 이것에 의해, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 회전 상태의 기판(W)의 패턴 형성면을 향해서, 린스액 공급 노즐(24)로부터 린스액(54)이 공급된다. 공급된 린스액(54)은, 원심력의 작용에 의해서, 기판(W)의 패턴 형성면의 대략 전면에 골고루 퍼져, 약액을 치환한다.
일정기간의 린스 처리 후, 도 5c를 참조하여, 기판(W)의 패턴 형성면 상의 린스액을 전처리액으로 치환하는 전처리액 공급 공정이 실행된다(단계 S3). 전처리액 공급 공정에서는, 콘트롤러(3)는, 밸브(27)를 닫고, 린스액 공급 노즐(24)로부터의 린스액(54)의 공급을 정지시킨다. 그리고, 콘트롤러(3)는, 린스액 공급 노즐(24)을 퇴피 위치로 이동시킨다.
그리고, 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 기판 회전 속도인 소정의 전처리액 공급 속도로 회전시킨다. 전처리액 공급 속도는, 예를 들어, 100rpm~500rpm이다.
그리고, 콘트롤러(3)는, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 차단판(44)을 처리 위치에 배치한다. 차단판(44)이 처리 위치에 이른 후, 콘트롤러(3)는, 밸브(83)를 연다. 이것에 의해, 질소 가스 등의 불활성 가스가 제2 불활성 가스 노즐(81)로부터 공급된다. 그리고, 제2 불활성 가스 노즐(81)로부터 공급된 불활성 가스가, 기판(W)의 패턴 형성면의 중앙 영역으로부터 기판(W)의 패턴 형성면의 주연을 향해서 이동하는 기류를 형성한다.
그리고, 콘트롤러(3)는, 밸브(31)를 연다. 이것에 의해, 회전 상태의 기판(W)의 패턴 형성면을 향해서, 전처리액 공급 노즐(28)로부터 전처리액(55)이 공급된다. 공급된 전처리액(55)은, 원심력의 작용에 의해서, 기판(W)의 패턴 형성면의 대략 전면에 골고루 퍼져, 린스액을 치환한다.
일정기간의 전처리액 공급 후, 콘트롤러(3)는, 밸브(31)를 닫고, 전처리액 공급 노즐(28)로부터의 전처리액의 공급을 정지한다.
다음으로, 도 5d 및 도 5e를 참조하여, 기판(W)의 패턴 형성면 상에 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정(단계 S4)과, 공급되는 처리액의 온도를 융해 온도 범위로 유지하는 온도 유지 공정(기판 온도 조절 공정, 단계 S5)이 실행된다. 이 기판 처리에서는, 온도 유지 공정이, 처리액 공급 공정의 개시보다 빨리 개시된다.
즉, 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 기판 회전 속도인 소정의 처리액 공급 속도로 회전시킨다. 처리액 공급 속도는, 예를 들어, 100rpm~500rpm이다.
그리고, 콘트롤러(3)는, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 차단판(44)을 근접 위치에 배치한다. 차단판(44)이 근접 위치에 배치된 상태에서, 콘트롤러(3)는, 밸브(38)를 연다. 이것에 의해, 열매 경로를 구성하는, 열매 공급관(37)과 이면 공급 노즐(36)을 통해, 도 5d에 나타내는 바와 같이, 회전 상태의 기판(W)의 이면을 향해서, 이면 공급 노즐(36)의 상단의 토출구(36a)로부터, 열매(56)가 공급된다. 차단판(44)이 근접 위치에 배치된 상태에서, 열매(56)의 공급을 개시함으로써, 제4 가드(71D)로부터 튀어 되돌아온 열매(56)가 기판(W)의 패턴 형성면으로 부착되는 것을 억제할 수 있다.
공급된 열매(56)는, 원심력의 작용에 의해서, 기판(W)의 이면의 대략 전역에 골고루 퍼져, 기판(W) 및 기판(W)의 패턴 형성면의 전처리액(55)이 가열된다. 가열의 온도는, 기판(W)의 두께 등을 고려하여, 다음 공정에서 공급되는 처리액을, 융해 온도 범위로 설정한다.
다음으로, 콘트롤러(3)는, 스핀 베이스(19)를 처리액 공급 속도로 계속 회전시키고, 또한 기판(W)의 이면으로 열매(56)를 계속 공급하면서, 기판(W)의 패턴 형성면에, 처리액을 공급한다.
구체적으로는, 콘트롤러(3)는, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 차단판(44)을 처리 위치에 배치한다. 차단판(44)이 처리 위치에 배치된 상태에서, 콘트롤러(3)는, 밸브(35)를 연다. 이것에 의해, 도 5e에 나타내는 바와 같이, 회전 상태의 기판(W)의 패턴 형성면을 향해서, 처리액 공급 노즐(32)로부터 처리액이 공급된다. 공급된 처리액은, 원심력의 작용에 의해서, 전처리액과 혼화되면서 기판(W)의 패턴 형성면의 대략 전면에 골고루 퍼져, 전처리액을 치환한다. 그리고, 기판(W)의 패턴 형성면에 처리액막(57)이 형성된다(처리액막 형성 공정).
다음으로, 도 5f를 참조하여, 온도 유지 공정(단계 S5)을 계속하면서, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 처리액막(57)을 박막화하는 박막화 공정(단계 S6)이 실행된다.
구체적으로는, 우선, 콘트롤러(3)는, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 차단판(44)을 근접 위치에 배치한다. 차단판(44)이 근접 위치에 배치된 상태에서, 콘트롤러(3)는, 밸브(35)를 닫고, 기판(W)의 패턴 형성면으로의 처리액의 공급을 정지한다. 차단판(44)이 근접 위치에 배치된 상태로 처리액의 공급을 정지함으로써, 제3 가드(71C)로부터 튀어 되돌아온 열매(56)가 기판(W)의 패턴 형성면으로 부착되는 것을 억제할 수 있다. 이 후, 차단판(44)은, 후술하는 승화 공정(단계 S8)이 종료할 때까지의 동안, 근접 위치에 유지된다.
또, 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 기판 회전 속도인 소정의 박막화 속도로 회전시킨다. 박막화 속도는, 예를 들어, 800rpm~1000rpm이다.
그러면, 상술한 바와 같이, 기판(W)의 회전에 기인하는 원심력이 기판(W) 상의 처리액에 작용하여, 기판(W) 상의 처리액의 일부가 기판(W)의 주연으로부터 배출되어, 처리액막(57)이 박막화된다(제거 박막화 공정). 그 때문에, 패턴 형성면의 전체에 처리액을 확실히 골고루 퍼지게 할 수 있고, 또한, 처리액막(57)의 막두께를 적당히 저감할 수 있다. 나아가서는, 후술하는 응고 공정에서 형성되는 응고체(59)의 막두께를 적당히 저감할 수 있다. 또, 기판(W)의 회전에 의한 원심력에 의해서 패턴 형성면 상으로부터 처리액의 일부를 제거한다는 간단한 수법에 의해서, 처리액막(57)을 박막화할 수 있다.
다음으로, 온도 유지 공정(단계 S5)을 종료하고, 도 5g에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 이면에 냉매를 공급함으로써, 박막화한 처리액막(57)을 응고시켜 응고체(59)를 형성하는 응고 공정(단계 S7)이 실행된다.
구체적으로는, 우선, 콘트롤러(3)는, 밸브(38)를 닫고, 열매 경로로의 열매(56)의 공급을 정지하여, 온도 유지 공정(단계 S5)을 종료시킨다.
다음으로, 콘트롤러(3)는, 밸브(41)를 열고, 냉매 경로를 구성하는, 냉매 공급관(40)과 열매 공급관(37) 중 냉매 공급관(40)의 접속 위치로부터 하류측과, 이면 공급 노즐(36)로의, 냉매의 공급을 개시한다. 밸브(41)를 열고, 냉매 경로로의 냉매의 공급을 개시하는 타이밍은, 밸브(38)를 닫고, 열매 경로로의 열매의 공급을 정지하는 타이밍과 동시여도 그 후여도 된다.
그러면, 냉매가, 냉매 경로를 통해, 이면 공급 노즐(36)의 상단의 토출구(36a)로부터, 회전 상태의 기판(W)의 이면을 향해서 공급된다.
기판(W)의 이면에 공급된 냉매는, 원심력의 작용에 의해서, 기판(W)의 이면의 대략 전역에 골고루 퍼져 열매를 치환한다. 이것에 의해, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 처리액막(57)의 냉각이 개시된다.
콘트롤러(3)는, 기판(W)의 이면으로의 냉매(58)의 공급을 계속하면서, 스핀 모터(17)를 제어하여, 기판 회전 속도인 소정의 응고시 속도로 스핀 베이스(19)를 회전시킨다. 응고시 속도는, 예를 들어, 100rpm~500rpm이다. 이것에 의해, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 처리액막(57)이 응고하여 응고체(59)를 형성한다.
단, 냉매는, 냉매 경로와 열매 경로의 공유 부분, 즉 공유 배관(43) 및 이면 공급 노즐(36)에 잔류하는 열매를 밀어내면서, 서서히 기판(W)의 이면에 공급된다. 또, 냉매는, 기판(W)의 이면의 열매를 서서히 치환한다. 그 때문에, 기판(W)이 소정의 열용량을 가짐과 함께, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 처리액막(57)의 온도는, 서서히 저하된다.
따라서, 온도 유지 공정(단계 S5)이 종료된 후, 밸브(41)를 열고 냉매 경로로의 냉매의 공급을 개시한 시점으로부터 지연되어, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 처리액막(57)의 응고(응고 공정, 단계 S7)가 시작된다.
열매 및 냉매의 온도, 열매 및 냉매의 유량, 두께 등에 의거하는 기판(W)의 열용량 등을 일정하게 함으로써, 처리액막(57)의 냉각을 개시한 시점으로부터, 처리액막(57)의 응고가 시작될 때까지의 기간을 일정하게 할 수 있다.
이 경우, 기판(W) 상으로부터 처리액을 배출시켜 처리액막(57)을 박막화시키는 기간(박막화 기간)의 길이는, 처리액막(57)의 냉각을 개시하는 타이밍을 제어함으로써 조정할 수 있다. 이 실시 형태에서는, 처리액막(57)의 냉각을 개시하는 타이밍이란, 밸브(35)를 닫아 열매 경로로의 열매의 공급을 정지하고, 대신에, 밸브(41)를 열어 냉매 경로로의 냉매의 공급을 개시하는 타이밍이다.
박막화 기간의 길이를 조정함으로써, 박막화 공정 후의 처리액막(57)의 막두께를 조정할 수 있다. 예를 들어, 박막화 기간을 길게 할수록, 처리액막(57)의 막두께를 작게 할 수 있다.
도 6은, 기판 처리 중 박막화와 그 전후의 공정을 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 처리액막(57)의 냉각을 개시하는 타이밍을, 기판의 패턴 형성면으로의 처리액의 공급의 정지보다 나중으로 했을 경우에는, 처리액막(57)의 냉각의 개시보다 전에 박막화 공정이 시작된다.
도시하지 않지만, 처리액막(57)의 냉각을 개시하는 타이밍을, 기판(W)의 패턴 형성면으로의 처리액의 공급을 정지한 시점과 동시로 한 경우에는, 이 시점에서 박막화 공정이 개시되고, 처리액막의 응고가 시작된 시점에서 박막화 공정이 종료된다.
그 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이 처리액막(57)의 냉각을 개시하는 타이밍을 기판(W)의 패턴 형성면으로의 처리액의 공급의 정지보다 나중으로 했을 경우가, 처리액막(57)의 냉각을 개시하는 타이밍을, 기판의 패턴 형성면으로의 처리액의 공급을 정지한 시점과 동시로 한 경우와 비교해, 박막화 처리의 기간(박막화 기간(T))이 길어진다. 그 결과, 처리액막(57)의 막두께가 더 작아진다.
따라서, 처리액막(57)의 냉각을 개시하는 타이밍을, 처리액의 공급의 정지와 동시로 할지, 혹은 처리액의 공급의 정지보다 나중으로 할지를 선택함으로써, 박막화 기간(T)의 길이를 조정하여, 처리액막(57)의 막두께를 제어할 수 있다.
단, 박막화 후의 처리액막(57)의 막두께는, 기판(W)의 패턴 형성면에 있어서의 패턴의 볼록부의 높이보다 큰 범위로 유지할 필요가 있다. 처리액막(57)의 두께가, 패턴의 볼록부의 높이보다 작아지면, 표면장력에 의해서 패턴의 도괴가 발생할 우려가 있기 때문이다.
다음으로, 도 5h를 참조하여, 형성한 응고체(59)를 승화시켜, 기판(W)의 패턴 형성면으로부터 제거하는 승화 공정(단계 S8)이 실행된다. 또, 승화 공정과 병행하여, 기판(W)의 패턴 형성면에 있어서의 결로를 방지하는 결로 방지 공정(단계 S9)과, 응고체의 승화를 촉진하는 승화 촉진 공정(단계 S10)이 실행된다.
구체적으로는, 콘트롤러(3)는, 밸브(41)를 닫고, 기판(W)의 이면으로의 냉매(58)의 공급을 정지한다. 또, 콘트롤러(3)는, FFU(15) 및 배기 장치(16)를 구동하여, 챔버(4)내에 다운 플로우를 형성하고, 또한 배기 덕트(52)를 통하여, 처리 컵(11)의 저부로부터 처리 컵(11)의 내부를 감압한다. 이것에 의해, 응고체(59)의 승화가 촉진되어, 결로가 방지된다(승화 촉진 공정 및 결로 방지 공정).
상술한 바와 같이, 콘트롤러(3)는, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 차단판(44)을 근접 위치에 유지한다. 이것에 의해, 기판(W)의 패턴 형성면의 부근의 분위기, 구체적으로는 차단판(44)과 기판(W)의 사이의 분위기가, 주위의 분위기로부터 차단되어, 결로가 방지된다(결로 방지 공정).
또, 콘트롤러(3)는, 밸브(48)를 열고, 제1 불활성 가스 노즐(45)의 하단의 토출구로부터, 기판(W)의 패턴 형성면의 중앙 영역에 불활성 가스를 공급한다. 공급된 불활성 가스에 의해서, 차단판(44)의 하면과 기판(W)의 패턴 형성면의 사이의 분위기가 제습되어, 결로가 방지된다(결로 방지 공정). 특히, 고온 불활성 가스를 공급하는 경우에는, 기판(W)의 패턴 형성면의 부근의 분위기가 데워져, 결로를 방지하는 효과가 향상된다.
또, 응고체(59)의 표면 상에 불활성 가스가 유통됨으로써, 응고체(59)의 승화가 촉진된다(승화 촉진 공정). 특히, 고온 불활성 가스를 공급하는 경우에는, 기판(W)의 패턴 형성면의 부근의 분위기가 데워져, 응고체(59)의 승화가 더 촉진된다.
또한, 콘트롤러(3)는, 밸브(51)를 열고 냉매를 순환시켜, 냉각관(49)을 냉각한다. 이것에 의해, 냉각관(49)을 결로 트랩으로서 기능하게 하여, 분위기 중의 수분을 냉각관(49)의 표면에 결로시켜, 분위기 중으로부터 제거할 수 있다. 즉, 결로가 방지된다(결로 방지 공정).
이 상태에서, 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 기판 회전 속도인 소정의 제1 승화 속도로 회전시킨다. 제1 승화 속도는, 예를 들어, 100rpm~500rpm이다. 다음으로, 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 기판 회전 속도인 소정의 제2 승화 속도로 회전시킨다. 제2 승화 속도는, 예를 들어, 500rpm~1500rpm이다. 이것에 의해, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 응고체(59)가 승화되어 제거되고, 기판(W)의 패턴 형성면이 건조된다(승화 공정 및 승화 촉진 공정).
이 실시 형태에 의하면, 온도 유지 공정에 있어서, 처리액막(57)의 온도를, 융해 온도 범위로 유지함으로써, 처리액막(57)의 응고가 억제된다. 이것에 의해, 응고 공정 전의 처리액막(57)을 액상으로 유지할 수 있다. 예를 들어, 처리액 공급 공정(처리액막 형성 공정)에 있어서 처리액막(57)의 부분적인 응고가 발생해도, 온도 유지 공정에서 재용융시켜 액상으로 할 수 있다.
또, 그 후의 박막화 공정에 있어서, 처리액막(57)의 온도가 융해 온도 범위에 있어, 처리액막의 응고가 발생하지 않는 동안에, 처리액막(57)을 얇게 함으로써, 응고 공정에서 형성되는 응고체(59)의 막두께를 저감할 수 있다.
그 때문에, 응고 공정에 있어서, 기판(W)의 패턴 형성면에, 내부 응력이 가능한 한 작고, 게다가 막두께가 적당히 조정된 응고체(59)를 형성할 수 있다.
그 결과, 액체의 표면장력의 영향을 배제할 수 있으므로, 패턴의 도괴를 억제하면서, 기판(W)의 패턴 형성면을 건조시킬 수 있다.
또, 이 실시 형태에 의하면, 기판(W)의 이면에 열매를 공급하는 간이한 수법에 의해서, 온도 유지 공정을 실행할 수 있다. 또, 기판(W)의 이면에 냉매를 공급하는 간이한 수법에 의해서, 응고 공정을 실행할 수 있다. 따라서, 기판 처리 방법을 실시하기 위한 기판 처리 장치의 구성을 간략화할 수 있다.
또, 이 실시 형태에서는, 기판 온도 조절 공정이, 처리액 공급 공정의 개시보다 빨리 개시된다. 그 때문에, 기판(W)의 이면에 열매를 공급하여, 기판(W)을 미리 가열한 상태로 처리액 공급 공정을 실행함으로써, 처리액 공급 공정에서의 처리액막(57)의 응고를 더 억제할 수 있다. 또, 처리액 공급 공정에서의 처리액막(57)의 응고가 억제되기 때문에, 응고한 처리액막(57)을 온도 유지 공정에서 재용융시킬 필요가 없다. 따라서, 온도 유지 공정의 기간을 단축할 수도 있다.
도 7은, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)에 구비된 처리 유닛(2)의 변형예의 주요부를 확대해서 나타내는 도해적인 단면도이다.
도 7의 예의 처리 유닛(2)은, 차단판(44) 및 제1 불활성 가스 노즐(45)을 대신하여, 불활성 가스를 토출하기 위한 제1 토출구(60) 및 제2 토출구(61)을 구비한 불활성 가스 노즐(62)을 이용하는 점이, 앞의 각 도면의 예를 이용하여 설명한 실시의 형태와는 상이하다. 단, 그 외의 구성, 및 처리 유닛을 이용한 각 공정은, 앞의 각 도면의 예와 동일하므로, 특히, 도 2의 처리 유닛(2)을 함께 참조하면서, 이하에, 변경 개소를 설명한다.
제1 토출구(60)는, 앞의 제1 불활성 가스 노즐(45)의 토출구(45a)와 동일하게, 불활성 가스 노즐(62)의 하단에, 기판(W)의 패턴 형성면에 면하게 하여 설치되어 있다. 제1 토출구(60)는, 도면 중에 실선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 패턴 형성면의 중앙 영역에, 회전축선(A1)을 따라서, 불활성 가스를 대략 연직 방향으로 토출한다. 제1 토출구(60)에는, 불활성 가스 공급관(63)이 접속되어 있다. 불활성 가스 공급관(63)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(64)가 개재되어 있다.
제2 토출구(61)는, 불활성 가스 노즐(62)의 하단의 외주면에 환상으로 개구되어 있다. 제2 토출구(61)는, 도면 중에 파선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 패턴 형성면을 따라서, 불활성 가스를 횡방향으로 또한 방사상으로 토출한다. 제2 토출구(61)에는, 불활성 가스 공급관(65)이 접속되어 있다. 불활성 가스 공급관(65)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(66)가 개재되어 있다.
불활성 가스 노즐(62)에는, 연직 방향을 따라서 불활성 가스 노즐(62)을 승강시키는 노즐 승강 기구(67)가 접속되어 있다. 노즐 승강 기구(67)에 의해서, 불활성 가스 노즐(62)은, 제1 토출구(60)를 기판(W)의 패턴 형성면에 근접시킨 근접 위치(도 7 참조)와, 제1 토출구(60)를 근접 위치로부터 상방으로 이격시킨 이격 위치의 사이에서 승강된다.
불활성 가스 노즐(62)을 하강시켜, 제1 토출구(60)가 기판(W)의 패턴 형성면에 근접한 근접 위치에 있어서, 불활성 가스 노즐(62)의 제1 토출구(60)는, 기판(W)의 패턴 형성면의 회전 중심 위치에 대향한다.
이 상태에서, 불활성 가스 노즐(62)의 제2 토출구(61)로부터, 기판(W)의 패턴 형성면을 따라서, 불활성 가스를 횡방향으로 또한 방사상으로 토출하면, 기판(W)의 패턴 형성면 상에, 기판(W)의 회전 중심 위치로부터 주연으로 향하는 불활성 가스의 가스 흐름이 형성된다. 이것에 의해, 기판(W)의 패턴 형성면의 부근의 분위기가 주위의 분위기로부터 차단된다.
또, 불활성 가스 노즐(62)의 제1 토출구(60)로부터 불활성 가스를 토출시킴으로써, 기판(W)의 패턴 형성면의 중앙 영역에 불활성 가스가 공급된다. 공급된 불활성 가스는, 기판(W)의 패턴 형성면의 중앙 영역으로부터, 기판(W)의 패턴 형성면 상에서 바깥쪽으로 확산되어, 기판(W)의 패턴 형성면의 주연으로부터, 분위기의 밖으로 배출된다. 이것에 의해, 기판(W)의 패턴 형성면의 부근의 분위기가 제습된다. 그 때문에, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 응고체(59)를 승화시킬 때에, 분위기 중의 수분이 응고체(59)나 기판(W)의 패턴 형성면에 결로하는 것을 방지할 수 있다(결로 방지 공정). 또, 응고체(59)의 표면 상에 불활성 가스가 유통됨으로써, 응고체의 승화가 촉진된다(승화 촉진 공정).
특히, 실온보다 고온의 고온 불활성 가스를 공급하는 경우에는, 기판(W)의 패턴 형성면의 부근의 분위기가 데워져, 결로를 방지하는 효과가 향상되어, 응고체(59)의 승화가 더 촉진된다.
＜제2 실시 형태＞
도 8은, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1P)에 구비되는 처리 유닛(2P)의 개략 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다. 도 8에서는, 지금까지 설명한 부재와 동일 부재에는, 동일 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다(후술하는 도 9~도 11h에 있어서도 동일).
제2 실시 형태에 따른 처리 유닛(2P)이 제1 실시 형태에 따른 처리 유닛(2)과 주로 상이한 점은, 약액 공급 노즐(20) 및 린스액 공급 노즐(24)이, 전처리액 공급 노즐(28), 처리액 공급 노즐(32) 및 제1 불활성 가스 노즐(45)과 함께 노즐 수용 부재(80)에 수용되어 있는 점, 및, 이면 공급 노즐(36)에는 열매 공급관(37) 대신에 처리 유체 공급관(90)이 접속되어 있는 점이다.
제2 실시 형태에서는, 약액 공급 노즐(20) 및 린스액 공급 노즐(24)이 노즐 수용 부재(80)에 수용되어 있기 때문에, 처리 유닛(2P)에는, 노즐 이동 기구(21 및 22)가 구비되어 있지 않다.
또, 처리 유닛(2P)은, 처리액 공급 노즐(32) 및 처리액 공급관(34)내의 처리액의 온도를 승화성 물질의 융점 이상으로 유지하기 위해서, 처리액 공급 노즐(32) 및 처리액 공급관(34) 중 적어도 한쪽을 가열하는 히터(99)를 포함한다. 히터(99)는, 예를 들어, 중공축(44a)에 내장되어 있다.
히터(99)는, 처리액 공급 노즐(32) 및 처리액 공급관(34)내에 잔류한 처리액을 가열할 수 있다. 또한, 히터(99)의 열이 처리액 공급 노즐(32) 및 처리액 공급관(34)으로부터 처리액 공급 노즐(32)의 토출구(32a)에 전달됨으로써, 토출구(32a)가 가열된다. 그 때문에, 처리액 공급관(34)내 및 처리액 공급 노즐(32)의 토출구(32a)에 잔류한 처리액의 열량을 보충할 수 있다. 따라서, 처리액 공급관(34)내 및 처리액 공급 노즐(32)의 토출구(32a)에 잔류한 처리액의 고화를 억제 또는 방지할 수 있다.
도 9는, 처리 유체 공급관(90)의 모식도이다. 제2 실시 형태에 따른 이면 공급 노즐(36)에 공급되는 처리 유체에는, 온도조절 유체 뿐만이 아니라, 약액 및 린스액도 포함된다. 처리 유체 공급관(90)은, 처리 유체 송액관(100)과, 처리 유체 공통관(101)과, 제1 열매 송액관(102)과, 제2 열매 송액관(103)과, 냉매 송액관(104)과, 린스액 송액관(105)과, 약액 송액관(106)을 포함한다.
처리 유체 송액관(100)은, 처리 유체 공통관(101)으로부터 이면 공급 노즐(36)의 토출구(36a)에 처리 유체를 보낸다. 제1 열매 송액관(102)은, 제1 열매 공급원(112)으로부터 처리 유체 공통관(101)에 제1 열매를 보낸다. 제2 열매 송액관(103)은, 제2 열매 공급원(113)으로부터 처리 유체 공통관(101)에 제2 열매를 보낸다. 냉매 송액관(104)은, 냉매 공급원(114)으로부터 처리 유체 공통관(101)에 냉매를 보낸다. 린스액 송액관(105)은, 린스액 공급원(115)으로부터 처리 유체 공통관(101)에, 린스액을 보낸다. 약액 송액관(106)은, 약액 공급원(116)으로부터 처리 유체 공통관(101)에, 약액을 보낸다. 처리 유체 공통관(101)에는, 처리 유체 공통관(101)내의 처리 유체를 배출하는 배액관(107)이 접속되어 있다.
처리 유체 송액관(100)에는, 처리 유체 송액관(100)내의 유로를 개폐하는 밸브(120)가 개재되어 있다. 제1 열매 송액관(102)에는, 제1 열매 송액관(102)내의 유로를 개폐하는 밸브(122)가 개재되어 있다. 제2 열매 송액관(103)에는, 제2 열매 송액관(103)내의 유로를 개폐하는 밸브(123)가 개재되어 있다. 냉매 송액관(104)에는, 냉매 송액관(104)내의 유로를 개폐하는 밸브(124)가 개재되어 있다. 린스액 송액관(105)에는, 린스액 송액관(105)내의 유로를 개폐하는 밸브(125)가 개재되어 있다. 약액 송액관(106)에는, 약액 송액관(106)내의 유로를 개폐하는 밸브(126)가 개재되어 있다. 배액관(107)에는, 배액관(107)내의 유로를 개폐하는 밸브(127)가 개재되어 있다.
이면 공급 노즐(36)의 토출구(36a)로부터 토출되는 제1 열매는, 기판(W)을 가열하는 유체(예를 들어, DIW)이며, 융해 온도 범위내의 제1 온도(예를 들어, 60℃~80℃)로 유지되어 있다. 이면 공급 노즐(36)의 토출구(36a)로부터 토출되는 제2 열매는, 기판(W)을 가열하는 유체(예를 들어, DIW)이며, 융해 온도 범위내에서 제1 온도보다 낮은 온도인 제2 온도(예를 들어, 25℃)로 유지되어 있다. 냉매는, 기판(W)을 냉각하는 유체(예를 들어, DIW)이며, 응고 온도 범위내의 온도(예를 들어, 4℃~19℃)로 유지되어 있다.
도 10은, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1P)의 주요부의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다. 기판 처리 장치(1P)의 콘트롤러(3)는, FFU(15), 배기 장치(16), 스핀 모터(17), 차단판 승강 기구(46), 가드 승강 기구(74), 히터(99), 밸브(23, 27, 31, 35, 48, 83, 120, 122, 123, 124, 125, 126, 127)를 제어하도록 프로그램되어 있다.
제2 실시 형태에 따른 처리 유닛(2P)에서는, 도 4에 나타내는 흐름도와 동일한 기판 처리가 가능하다. 도 11a~도 11h는, 처리 유닛(2P)에 의해서 실행되는 기판 처리의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
처리 유닛(2P)에 의한 기판 처리에서는, 우선, 약액 처리 공정이 실행된다(단계 S1). 약액 처리 공정에서는, 우선, 스핀 척(5)에 기판(W)을 수평으로 유지시킨다(기판 유지 공정). 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 구동하여, 스핀 베이스(19)를 회전시켜, 기판(W)의 회전을 개시한다(기판 회전 공정). 약액 처리 공정에서는, 스핀 베이스(19)는, 소정의 약액 처리 속도로 회전된다. 약액 처리 속도는, 예를 들어, 800rpm~1000rpm이다. 기판 처리가 종료할 때까지의 동안, 기판 유지 공정 및 기판 회전 공정이 계속된다. 약액 처리 공정에서는, 콘트롤러(3)는, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 차단판(44)을 이격 위치에 배치하고 있다.
다음으로, 콘트롤러(3)는, 밸브(23)를 연다. 이것에 의해, 도 11a에 나타내는 바와 같이, 회전 상태의 기판(W)의 상면인 패턴 형성면을 향해서, 약액 공급 노즐(20)로부터 약액(53)이 공급된다. 공급된 약액(53)은, 원심력의 작용에 의해서, 기판(W)의 패턴 형성면의 대략 전면에 골고루 퍼진다.
그리고, 콘트롤러(3)는, 밸브(120 및 126)를 연다. 이것에 의해, 회전 상태의 기판(W)의 하면인 이면을 향해서, 이면 공급 노즐(36)로부터 약액(153)이 공급된다. 공급된 약액(153)은, 원심력의 작용에 의해서, 기판(W)의 이면의 대략 전면에 골고루 퍼진다.
일정기간의 약액 처리 후, 기판(W)의 패턴 형성면 상의 약액을 린스액으로 치환함으로써, 기판(W)의 패턴 형성면 상으로부터 약액을 배제하는 린스 처리 공정이 실행된다(단계 S2).
린스 처리 공정에서는, 콘트롤러(3)는, 밸브(23)를 닫고, 약액 공급 노즐(20)로부터의 약액(53)의 공급을 정지시킨다. 그리고, 콘트롤러(3)는, 밸브(27)를 연다. 이것에 의해, 도 11b에 나타내는 바와 같이, 회전 상태의 기판(W)의 패턴 형성면을 향해서, 린스액 공급 노즐(24)로부터 린스액(54)이 공급된다. 공급된 린스액(54)은, 원심력의 작용에 의해서, 기판(W)의 패턴 형성면의 대략 전면에 골고루 퍼져, 약액(53)을 치환한다.
그리고, 콘트롤러(3)는, 밸브(126)를 닫고 밸브(125)를 연다. 이것에 의해, 회전 상태의 기판(W)의 하면인 이면을 향해서, 이면 공급 노즐(36)로부터 약액(153) 대신에 린스액(154)이 공급된다. 공급된 린스액(154)은, 원심력의 작용에 의해서, 기판(W)의 이면의 대략 전면에 골고루 퍼져, 약액(153)을 치환한다.
린스 처리 공정에서는, 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 기판 회전 속도인 소정의 린스 처리 속도로 회전시킨다. 린스 처리 속도는, 예를 들어, 800rpm~1000rpm이다. 린스 처리 공정에서는, 콘트롤러(3)는, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 약액 처리 공정에 이어서 차단판(44)을 이격 위치에 유지한다.
일정기간의 린스 처리 후, 기판(W)의 패턴 형성면 상의 린스액을 전처리액으로 치환하는 전처리액 공급 공정이 실행된다(단계 S3).
전처리액 공급 공정에서는, 콘트롤러(3)는, 밸브(27)를 닫고, 린스액 공급 노즐(24)로부터의 린스액(54)의 공급을 정지시킨다. 그리고, 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 기판 회전 속도인 소정의 전처리액 공급 속도로 회전시킨다. 전처리액 공급 속도는, 예를 들어, 300rpm~500rpm이다. 그리고, 콘트롤러(3)는, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 차단판(44)을 이격 위치로부터 처리 위치에 이동시킨다. 그리고, 콘트롤러(3)는, 밸브(83)를 연다. 이것에 의해, 기판(W)과 차단판(44)의 사이의 공간에 제2 불활성 가스 노즐(81)로부터 불활성 가스가 공급된다.
그리고, 콘트롤러(3)는, 밸브(31)를 연다. 이것에 의해, 도 11c에 나타내는 바와 같이, 회전 상태의 기판(W)의 패턴 형성면을 향해서, 전처리액 공급 노즐(28)로부터 전처리액(55)이 공급된다. 공급된 전처리액(55)은, 원심력의 작용에 의해서, 기판(W)의 패턴 형성면의 대략 전면에 골고루 퍼져, 린스액을 치환한다. 그리고, 콘트롤러(3)는, 밸브(125)를 닫고 밸브(122)를 연다. 이것에 의해, 회전 상태의 기판(W)의 하면인 이면을 향해서, 이면 공급 노즐(36)로부터 린스액(154) 대신에 제1 열매(156)가 공급된다(제1 열매 공급 공정). 공급된 제1 열매(156)는, 원심력의 작용에 의해서, 기판(W)의 이면의 대략 전면에 골고루 퍼진다. 제1 열매(156)의 공급에 의해서, 기판(W)의 온도가 융해 온도 범위내의 온도로 조정된다. 전처리액 공급 노즐(28)로부터 공급되는 전처리액(55)의 온도를 융해 온도 범위내의 온도로 해 두면, 기판(W)의 온도 조정을 한층 신속하게 실행할 수 있다.
일정기간의 전처리액 공급 후, 콘트롤러(3)는, 밸브(31)를 닫고, 전처리액 공급 노즐(28)로부터의 전처리액의 공급을 정지시킨다.
다음으로, 기판(W)의 패턴 형성면 상에 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정(단계 S4)과, 기판(W)의 이면에 온도조절 매체를 공급함으로써 공급되는 처리액의 온도를 소정의 온도 범위로 유지하는 온도 유지 공정(온도조절 매체 공급 공정, 단계 S5)이 실행된다. 제2 실시 형태에서는, 온도 유지 공정이, 처리액 공급 공정(처리액막 형성 공정)의 개시보다 빨리 개시되고 있다.
처리액 공급 공정에서는, 기판(W)의 패턴 형성면 상에 처리액을 공급함으로써, 기판(W)의 패턴 형성면에 처리액막(57)이 형성된다(처리액막 형성 공정). 처리액막 형성 공정에서는, 우선, 도 11d에 나타내는 바와 같이, 처리액막(57)으로서, 기판(W)의 직경보다 작은 처리액 코어(처리액 저장소)(150)를, 패턴 형성면의 중심을 포함하는 중앙 영역에 형성한다(코어 형성 공정). 코어 형성 공정에서 형성되는 처리액 코어(150)는, 기판(W)의 주연에까지 이르지 않으면, 즉, 기판(W)의 직경보다 작으면, 중앙 영역보다 넓은 소정 영역에까지 확산되어 있어도 된다. 코어 형성 공정에 있어서의 처리액 공급 노즐(32)로부터의 처리액의 토출량은, 기판(W)의 패턴 형성면 전체에 처리액막(57)을 공급하는 경우의 처리액의 토출량보다 작게 된다.
구체적으로는, 코어 형성 공정에서는, 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 소정의 코어 형성 속도(제1 회전 속도)로 회전시킨다(제1 기판 회전 공정). 코어 형성 속도는, 예를 들어, 10rpm~50rpm이 적합하다. 또한, 코어 형성 속도는, 10rpm 미만이어도 되고, 기판(W)의 회전이 정지(즉, 0rpm)하고 있어도 된다. 코어 형성 공정에서는, 기판(W)이 비교적 저속도로 회전되고 있기 때문에, 처리액이 기판(W)의 주연을 향해서 확산되는 것을 억제하면서, 소정 영역에 균일하게 확산되는(중앙 영역에 머무는) 처리액 코어(150)를 형성할 수 있다. 코어 형성 공정의 실행 중에 있어서도 기판(W)의 이면으로의 제1 열매(156)의 공급이 계속된다. 기판(W)이 비교적 저속도로 회전되고 있기 때문에, 기판(W)의 이면에 공급되는 제1 열매(156)는, 원심력에 의해서 기판(W)의 이면의 주연에까지 이르기 전에, 이면으로부터 하방으로 낙하한다.
다음으로, 온도 유지 공정(단계 S5)을 계속하면서, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 처리액막(57)을 박막화하는 박막화 공정(단계 S6)이 실행된다.
구체적으로는, 도 11e를 참조하여, 우선, 콘트롤러(3)는, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 차단판(44)을, 처리 위치로부터 하강시켜 근접 위치에 배치한다. 차단판(44)이 근접 위치에 배치된 상태에서, 콘트롤러(3)는, 밸브(35)를 닫고, 기판(W)의 패턴 형성면으로의 처리액의 공급을 정지한다(처리액 공급 정지 공정). 차단판(44)이 근접 위치에 배치된 상태에서, 처리액의 공급을 정지함으로써, 제3 가드(71C)로부터 튀어 되돌아온 온도조절 매체가 기판(W)의 패턴 형성면으로 부착되는 것을 억제할 수 있다.
또, 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 소정의 확대 박막화 속도(제2 회전 속도)로 회전시킨다(제2 기판 회전 공정). 확대 박막화 속도는, 예를 들어, 3000rpm이다. 박막화 공정에서는, 기판(W)이 비교적 고속도로 회전되기 때문에, 패턴 형성면의 중앙 영역에 형성된 처리액 코어(150)가 기판(W)의 주연까지 신속하게 확산되어 얇아진다(확대 박막화 공정).
확대 박막화 공정에서는, 콘트롤러(3)가, 밸브(122)를 닫고 밸브(123)를 연다. 이것에 의해, 이면 공급 노즐(36)로부터 기판(W)의 이면으로의 제1 열매(156)의 공급이 정지되고, 이면 공급 노즐(36)로부터 기판(W)의 이면으로의 제2 열매(157)의 공급이 개시된다(제2 열매 공급 공정). 확대 박막화 공정에서는, 기판(W)이 비교적 고속도로 회전되기 때문에, 기판(W)의 이면으로 공급된 제2 열매(157)는, 기판(W)의 이면의 주연에까지 확산된다.
패턴 형성면의 주연에까지 확산되는 얇은 처리액막(57)은, 기판(W)의 회전에 의한 원심력에 의해서 처리액 코어(150)를 패턴 형성면의 주연까지 확산시킨다는 간단한 수법에 의해서 형성된다. 그 때문에, 박막화 공정 후에 실행되는 응고 공정에서 형성되는 응고체(59)의 막두께를 적당히 저감할 수 있다. 또한, 패턴 형성면의 주연에까지 얇게 확산될 정도의 양의 처리액을 패턴 형성면에 공급하면 되기 때문에, 응고체(59)의 형성을 위해서 사용되는 처리액의 양을 저감할 수 있다.
또, 이 기판 처리에서는, 확대 박막화 공정의 개시 전에, 처리액 공급 정지 공정이 실행되므로, 박막화 공정에 있어서 기판(W) 밖으로 배출되는 처리액의 양을 저감할 수 있다. 그 때문에, 처리액의 사용량을 한층 저감할 수 있다.
도 11e에 나타내는 확대 박막화 공정에서는, 처리액 공급 정지 공정을 실행하고 있지만, 도 12에 나타내는 바와 같이, 처리액 공급 정지 공정을 실행하지 않고, 확대 박막화 공정 중에 기판(W)의 패턴 형성면으로의 처리액의 공급을 계속해도 된다. 이것에 의해, 기판(W)의 패턴 형성면 상의 처리액막(57)에 처리액이 보충된다(처리액 보충 공정). 그 때문에, 패턴 형성면의 전체에 빈틈 없이 처리액을 골고루 퍼지게 할 수 있다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 처리액 공급 정지 공정을 실행하지 않고, 확대 박막화 공정 중에 기판(W)의 패턴 형성면으로의 처리액의 공급을 계속하는 경우, 차단판(44)은, 처리 위치에 배치된다.
다음으로, 온도 유지 공정(단계 S5)이 종료되고, 박막화한 처리액막(57)을 응고시켜 응고체(59)를 형성하는 응고 공정(단계 S7)이 실행된다.
구체적으로는, 우선, 확대 박막화 공정 중에 처리액의 공급이 계속되고 있었던 경우는, 콘트롤러(3)는, 밸브(35)를 닫아 패턴 형성면으로의 처리액의 공급을 정지하고, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여 차단판(44)을 근접 위치에 배치한다. 확대 박막화 공정 중에 있어서 처리액의 공급이 정지되고 있었던 경우는, 차단판(44)이 근접 위치에 유지된다.
그리고, 콘트롤러(3)는, 밸브(123)를 닫아, 기판(W)의 이면으로의 제2 열매(157)의 공급을 정지한다. 이것에 의해, 온도 유지 공정(단계 S5)이 종료된다. 그리고, 도 11f에 나타내는 바와 같이, 콘트롤러(3)는, 밸브(124)를 열어, 기판(W)의 이면으로의 냉매(58)의 공급을 개시한다.
그리고, 콘트롤러(3)는, 기판(W)의 이면으로의 냉매(58)의 공급을 계속하면서, 스핀 모터(17)를 제어하여, 소정의 응고시 속도로 스핀 베이스(19)를 회전시킨다. 응고시 속도는, 예를 들어, 100rpm~500rpm이다. 이것에 의해, 도 11g에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 처리액막(57)이 응고하여 응고체(59)가 형성된다.
다음으로, 형성한 응고체(59)를 승화시켜, 기판(W)의 패턴 형성면으로부터 제거하는 승화 공정(단계 S8)이 실행된다. 또, 승화 공정과 병행하여, 기판의 패턴 형성면에 있어서의 결로를 방지하는 결로 방지 공정(단계 S9)과, 응고체의 승화를 촉진하는 승화 촉진 공정(단계 S10)이 실행된다.
구체적으로는, 콘트롤러(3)는, 밸브(124)를 닫아, 기판(W)의 이면으로의 냉매(58)의 공급을 정지한다. 또, 콘트롤러(3)는, FFU(15) 및 배기 장치(16)를 구동하여, 챔버(4)내에 다운 플로우를 형성하고, 또한 배기 덕트(52)를 통하여, 처리 컵(11)의 저부로부터 처리 컵(11)의 내부를 감압한다. 이것에 의해, 응고체(59)의 승화가 촉진되어, 결로가 방지된다(승화 촉진 공정 및 결로 방지 공정).
다음으로, 도 11h에 나타내는 바와 같이, 콘트롤러(3)는, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 차단판(44)을 근접 위치에 유지한다. 이것에 의해, 기판(W)의 패턴 형성면의 부근의 분위기, 구체적으로는 차단판(44)과 기판(W)의 사이의 분위기가, 주위의 분위기로부터 차단되어, 결로가 방지된다(결로 방지 공정).
또, 콘트롤러(3)는, 밸브(48)를 열어, 제1 불활성 가스 노즐(45)의 하단의 토출구(45a)로부터, 기판(W)의 패턴 형성면의 중앙 영역에 불활성 가스를 공급한다. 공급된 불활성 가스에 의해서, 차단판(44)의 하면과 기판(W)의 패턴 형성면의 사이의 분위기가 제습되어, 결로가 방지된다(결로 방지 공정). 특히, 고온 불활성 가스를 공급하는 경우에는, 기판(W)의 패턴 형성면의 부근의 분위기가 데워져, 결로를 방지하는 효과가 향상된다.
또, 응고체의 표면 상에 불활성 가스가 유통됨으로써, 응고체의 승화가 촉진된다(승화 촉진 공정). 특히, 고온 불활성 가스를 공급하는 경우에는, 기판(W)의 패턴 형성면의 부근의 분위기가 데워져, 응고체(59)의 승화가 더 촉진된다.
이 상태에서, 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 소정의 제1 승화 속도로 회전시킨다. 제1 승화 속도는, 예를 들어, 100rpm~500rpm이다. 다음으로, 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 기판 회전 속도인 소정의 제2 승화 속도로 회전시킨다. 제2 승화 속도는, 예를 들어, 500rpm~1500rpm이다. 이것에 의해, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 응고체(59)가 승화되어 제거되고, 기판(W)의 패턴 형성면이 건조된다(승화 공정 및 승화 촉진 공정).
그 결과, 제1 실시 형태와 동일하게, 액체의 표면장력의 영향을 배제할 수 있으므로, 패턴의 도괴를 억제하면서, 기판(W)의 패턴 형성면을 건조시킬 수 있다.
또, 제2 실시 형태에서는, 온도 유지 공정에 있어서 제1 열매 공급 공정 후에 제2 열매 공급 공정이 실행되고, 그 후의 응고 공정에 있어서 기판 냉각 공정이 실행된다. 즉, 처리액막(57)은, 응고 공정에 있어서, 융해 온도 범위(승화성 물질의 융점 이상이며, 또한 승화성 물질의 비점 미만의 온도 범위)내의 제1 온도로부터 응고 온도 범위(승화성 물질의 응고점(융점) 이하의 온도 범위)내의 온도에까지 급격하게 냉각되는 것이 아니라, 온도 유지 공정에 있어서, 제1 온도로부터, 융해 온도 범위내에 있어서 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 한 번 냉각된 후, 응고 공정에 있어서 응고 온도 범위내의 온도에까지 냉각된다. 이와 같이, 처리액막(57)이 단계적으로 냉각되기 때문에, 냉각 시에 처리액막(57)에 온도 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 응고 공정에 있어서 처리액막(57)에 응고하지 않는 부분이 발생하는 것을 억제할 수 있어, 응고 공정 후의 승화 공정에 있어서의 응고체(59)의 승화 속도의 불균일의 발생을 억제할 수 있다.
도 13a 및 도 13b는, 처리 유닛(2P)에 의한 기판 처리의 변형예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 11a~도 11h에서 설명한 기판 처리에서는, 박막화 공정에 있어서, 처리액막(57)으로서의 처리액 코어(150)를 확산시켜 얇게 하고 있다(확대 박막화 공정). 그러나, 처리액 코어(150)를 형성하지 않는 기판 처리가 실행되어도 된다.
구체적으로는, 처리 유닛(2P)에 의한 기판 처리의 변형예에서는, 처리액 코어(150)(도 11d 참조)를 형성하는 일 없이, 도 13a에 나타내는 바와 같이, 단계 S4의 처리액막 형성 공정(처리액 공급 공정)에 있어서, 기판(W)의 패턴 형성면의 주연에까지 확산되는 처리액막(57)이 형성된다. 이 때, 전처리액 공급 공정에 있어서 개시된 기판(W)의 이면으로의 제1 열매(156)의 공급(도 11c를 참조)은 계속되고 있다. 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 기판 회전 속도인 소정의 처리액 공급 속도로 회전시킨다. 처리액 공급 속도는, 예를 들어, 100rpm~500rpm이다.
그 후, 도 13b에 나타내는 바와 같이, 단계 S6의 박막화 공정에 있어서, 패턴 형성면으로의 처리액의 공급을 정지한다. 그리고, 기판(W)의 이면으로의 제1 열매(156)의 공급을 정지하고, 그 대신에, 기판(W)의 이면으로 제2 열매(157)를 공급한다. 이것에 의해, 도 11a~도 11h에서 설명한 기판 처리와 동일하게, 처리액막(57)이 단계적으로 냉각된다.
콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 기판 회전 속도인 소정의 제거 박막화 속도로 회전시킨다. 박막화 속도는, 예를 들어, 수 10rpm~100rpm이다. 기판(W)의 회전에 기인하는 원심력에 의해서, 패턴 형성면 상의 처리액의 일부가 패턴 형성면으로부터 제거된다. 이것에 의해, 처리액막(57)이 얇아진다(제거 박막화 공정). 그 때문에, 패턴 형성면의 전체에 처리액을 확실히 골고루 퍼지게 할 수 있고, 또한, 응고 공정에서 형성되는 응고체(59)의 막두께를 적당히 저감할 수 있다.
＜제3 실시 형태＞
도 14는, 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1Q)에 구비되는 처리 유닛(2Q)의 개략 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다. 도 14에서는, 지금까지 설명한 부재와 동일 부재에는, 동일 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다(후술하는 도 15a~도 15d에 있어서도 동일).
제3 실시 형태에 따른 처리 유닛(2Q)이 제2 실시 형태에 따른 처리 유닛(2P)과 주로 상이한 점은, 스핀 베이스(19)와 기판(W)의 사이에, 승강 가능한 히터 유닛(130)이 설치되어 있는 점이다.
히터 유닛(130)은, 원판형상의 핫 플레이트의 형태를 가지고 있다. 히터 유닛(130)은, 기판(W)의 하면에 하방으로부터 대향하는 대향면(130a)을 가진다.
히터 유닛(130)은, 플레이트 본체(131)와, 복수의 지지 핀(132)과, 히터(133)를 포함한다. 플레이트 본체(131)는, 평면에서 볼 때, 기판(W)보다 약간 작다. 복수의 지지 핀(132)은, 플레이트 본체(131)의 상면으로부터 돌출되어 있다. 플레이트 본체(131)의 상면과, 복수의 지지 핀(132)의 표면에 의해서 대향면(130a)이 구성되어 있다. 히터(133)는, 플레이트 본체(131)에 내장되어 있는 저항체여도 된다. 히터(133)에 통전함으로써, 대향면(130a)이 가열된다. 그리고, 히터(133)에는, 급전선(134)을 통하여, 히터 통전 기구(135)로부터 전력이 공급된다.
히터 유닛(130)은, 스핀 베이스(19)의 상방에 배치되어 있다. 처리 유닛(2Q)은, 히터 유닛(130)을 스핀 베이스(19)에 대해서 상대적으로 승강시키는 히터 승강 기구(136)를 포함한다. 히터 승강 기구(136)는, 예를 들어, 볼나사 기구와, 그것에 구동력을 부여하는 전동 모터를 포함한다.
히터 유닛(130)의 하면에는, 회전축선(A1)을 따라서 연직 방향으로 연장되는 승강축(137)이 결합되어 있다. 승강축(137)은, 스핀 베이스(19)의 중앙부에 형성된 관통구멍과, 중공의 스핀축(18)을 삽입 통과하고 있다. 승강축(137)내에는, 급전선(134)이 통과되어 있다. 히터 승강 기구(136)는, 승강축(137)을 통하여 히터 유닛(130)을 승강시킴으로써, 하위치 및 상위치의 사이의 임의의 중간 위치에 히터 유닛(130)을 배치할 수 있다.
히터 유닛(130)은, 스핀 베이스(19)에 대해서 상대적으로 승강(이동)하므로, 기판(W)의 하면과 히터 유닛(130)의 상면의 사이의 거리가 변화한다. 즉, 히터 승강 기구(136)는, 거리 변경 유닛으로서 기능한다.
이면 공급 노즐(36)은, 중공의 승강축(137)을 삽입 통과하고, 또한, 히터 유닛(130)을 관통하고 있다. 이면 공급 노즐(36)의 토출구(36a)는, 기판(W)의 이면의 중심에 면하고 있다. 이면 공급 노즐(36)에는 처리 유체 공급관(90) 및 제3 불활성 가스 공급관(145)이 접속되어 있다. 제3 불활성 가스 공급관(145)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(146)가 개재되어 있다. 밸브(146)는, 콘트롤러(3)에 의해서 개폐된다(도 10 참조). 밸브(146)가 열림으로써, 이면 공급 노즐(36)의 토출구(36a)로부터 기판(W)의 이면의 중앙 영역에 불활성 가스가 공급된다. 공급된 불활성 가스는, 기판(W)의 이면의 중앙 영역으로부터, 기판(W)의 이면과 히터 유닛(130)의 대향면(130a)의 사이의 분위기에서 바깥쪽으로 확산되어, 기판(W)의 이면의 주연으로부터, 분위기의 밖으로 배출된다.
히터 유닛(130)은, 상위치까지 상승하게 되는 과정에서, 협지 부재(19b)로부터 기판(W)을 들어올려 대향면(130a)에 의해서 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있어도 된다. 그러기 위해서는, 복수의 협지 부재(19b)는, 기판(W)의 주단(周端)에 접촉하여 기판(W)을 파지하는 닫힘 상태와, 기판(W)의 주단으로부터 퇴피한 열림 상태의 사이에서 개폐 가능하고, 열림 상태에 있어서, 기판(W)의 주단으로부터 이격하여 파지를 해제하는 한편으로, 기판(W)의 주연부의 하면에 접촉하여, 기판(W)을 하방으로부터 지지하도록 구성되어 있을 필요가 있다.
복수의 협지 부재(19b)를 개폐하는 구성으로서, 처리 유닛(2Q)은, 복수의 협지 부재(19b)를 개폐 구동하는 협지 부재 구동 기구(140)를 더 포함한다. 협지 부재 구동 기구(140)는, 예를 들어, 스핀 베이스(19)에 내장된 링크 기구(141)와, 스핀 베이스(19) 밖에 배치된 구동원(142)을 포함한다. 구동원(142)은, 예를 들어, 볼나사 기구와, 그것에 구동력을 부여하는 전동 모터를 포함한다.
도 10에 2점 쇄선으로 나타낸 부분을 참조하여, 제3 실시 형태에 따른 콘트롤러(3)는, 제2 실시 형태에 따른 콘트롤러(3)가 제어하는 대상에 더하여, 히터 통전 기구(135), 히터 승강 기구(136), 및 협지 부재 구동 기구(140)를 제어한다.
제3 실시 형태에 따른 처리 유닛(2Q)에서는, 도 4에 나타내는 흐름도와 동일한 기판 처리가 가능하다. 상세하게는, 처리 유닛(2Q)에 의한 기판 처리는, 온도 유지 공정(단계 S5)에 있어서의 기판(W)의 온도 조정(가열)이 히터 유닛(130)을 이용하여 행해지는 점을 제외하고는, 제2 실시 형태에 따른 처리 유닛(2P)에 의한 기판 처리와 거의 동일하다.
도 15a~도 15d는, 처리 유닛(2Q)에 의해서 실행되는 기판 처리의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
처리 유닛(2Q)에 의한 기판 처리의 온도 유지 공정에서는, 기판(W)의 이면으로 제1 열매 및 제2 열매를 공급하는 대신에, 기판(W)에 대한 히터 유닛(130)의 상대 위치를 변경함으로써, 기판(W)의 온도가 조정된다(히터 온도조절 공정).
구체적으로는, 도 15a에 나타내는 바와 같이, 코어 형성 공정에 있어서, 콘트롤러(3)는, 히터 승강 기구(136)를 제어하여, 히터 유닛(130)을 기판(W)의 이면에 비접촉으로 근접하는 제1 가열 위치에 위치시킨다. 이것에 의해, 기판(W)의 전체가 균일하게 가열된다. 코어 형성 공정에 있어서, 기판(W)을 회전시킬 필요가 없는 경우, 제1 가열 위치는, 히터 유닛(130)이 기판(W)을 들어올리는 위치여도 된다. 이 경우, 협지 부재(19b)는, 열림 상태로 되어 있을 필요가 있다.
도시하지 않지만, 전처리액 공급 공정에 있어서도, 히터 유닛(130)을 제1 가열 위치에 배치함으로써, 온도 유지 공정을 처리액 공급 공정(처리액막 형성 공정)의 개시보다 빨리 개시해도 된다.
그리고, 도 15b에 나타내는 바와 같이, 확대 박막화 공정에 있어서, 콘트롤러(3)는, 히터 승강 기구(136)를 제어하여, 히터 유닛(130)을 제1 가열 위치보다 기판(W)의 이면으로부터 이격하는 제2 가열 위치에 이동시킨다.
그리고, 도 15c에 나타내는 바와 같이, 온도 유지 공정 종료 후의 응고 공정에서는, 콘트롤러(3)가, 히터 승강 기구(136)를 제어하여, 히터 유닛(130)을 하위치에 이동시킨다. 그리고, 콘트롤러(3)가, 밸브(120, 124)를 연다. 이것에 의해, 제2 실시 형태에 있어서의 기판 처리와 동일하게, 이면 공급 노즐(36)로부터 기판(W)의 이면으로의 냉매(58)의 공급이 개시된다. 그리고, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 처리액막(57)이 응고하여 응고체(59)가 형성된다.
또, 히터 유닛(130)에 의해서 기판(W)의 가열을 행하지 않을 때는, 도 15d에 나타내는 바와 같이, 콘트롤러(3)가, 히터 승강 기구(136)를 제어하여, 히터 유닛(130)을 하위치에 배치한다. 그리고, 콘트롤러(3)가 밸브(146)를 연다. 이것에 의해, 이면 공급 노즐(36)로부터 기판(W)의 이면과 히터 유닛(130)의 대향면(130a)의 사이에서 불활성 가스가 공급된다. 이것에 의해, 기판(W)의 이면과 히터 유닛(130)의 대향면(130a)의 사이의 분위기, 및, 기판(W)이 냉각되므로, 히터 유닛(130)에 의한 기판(W)의 가열을 정지할 수 있다.
또한, 제3 실시 형태의 기판 처리에 있어서, 콘트롤러(3)는, 히터 유닛(130)의 온도가 일정하게 유지되도록, 히터 통전 기구(135)를 제어하는 것이 바람직하다.
상세하게는, 히터 유닛(130)의 온도 변화에 필요한 시간은, 기판(W)의 온도 변화에 필요한 시간과 비교해 길다. 그 때문에, 가열 공정에 있어서, 히터 유닛(130)의 온도를 변경하여 기판(W)을 가열하는 경우, 히터 유닛(130)이 원하는 온도로 변화할 때까지 기다리지 않으면 기판(W)이 원하는 온도에 이르지 않는다. 따라서, 기판 처리에 필요한 시간이 길어질 우려가 있다.
히터 유닛(130)으로부터 기판(W)에 전달되는 열량은, 기판(W)의 하면과 히터 유닛(130)의 사이의 거리에 따라 변화한다. 그래서, 히터 유닛(130)의 온도를 일정하게 유지한 상태에서, 기판(W)의 하면과 히터 유닛(130)의 사이의 거리를 변경함으로써, 기판의 온도를 원하는 온도로 변화시킬 수 있다. 이것에 의해, 히터 유닛(130)의 온도 변화에 필요한 시간을 삭감할 수 있다. 나아가서는, 기판 처리에 필요한 시간을 삭감할 수 있다.
＜제4 실시 형태＞
도 16은, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1R)에 구비되는 처리 유닛(2R)의 개략 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다. 도 16에서는, 지금까지 설명한 부재와 동일 부재에는, 동일 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다(후술하는 도 17~도 19b에 있어서도 동일).
제4 실시 형태에 따른 처리 유닛(2R)이 제3 실시 형태에 따른 처리 유닛(2Q)과 주로 상이한 점은, 처리 유닛(2R)이, 약액 공급 노즐(20) 대신에, 유지층 형성액 공급 노즐(160) 및 박리액 공급 노즐(161)을 포함하고 있는 점이다. 유지층 형성액 공급 노즐(160)은, 기판(W)의 패턴 형성면에 유지층 형성액을 공급하는 유지층 형성액 공급 유닛에 포함된다. 박리액 공급 노즐(161)은, 기판(W)의 패턴 형성면에 박리액을 공급하는 박리액 공급 유닛에 포함된다.
유지층 형성액 공급 노즐(160) 및 박리액 공급 노즐(161)은, 린스액 공급 노즐(24), 전처리액 공급 노즐(28), 처리액 공급 노즐(32) 및 제1 불활성 가스 노즐(45)과 함께 노즐 수용 부재(80)에 수용되어 있다.
유지층 형성액 공급 노즐(160)은, 기판(W)의 상면의 중앙 영역을 향해서 유지층 형성액을 공급(토출)한다. 유지층 형성액 공급 노즐(160)에는, 유지층 형성액 공급관(162)이 접속되어 있다. 유지층 형성액 공급관(162)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(163)가 개재되어 있다. 밸브(163)는, 콘트롤러(3)에 의해서 개폐된다(도 10 참조).
유지층 형성액은, 용질과, 휘발성을 가지는 용매를 포함한다. 유지층 형성액은, 용매의 적어도 일부가 휘발하여 고화 또는 경화됨으로써, 기판(W)의 패턴 형성면에 부착되어 있던 파티클을 당해 기판(W)으로부터 떼내어 유지하는 파티클 유지층을 형성한다.
여기서 「고화」란, 예를 들어, 용매의 휘발에 수반하여, 분자간이나 원자간에 작용하는 힘 등에 의해서 용질이 단단해지는 것을 가리킨다. 「경화」란, 예를 들어, 중합이나 가교 등의 화학적인 변화에 의해서, 용질이 단단해지는 것을 가리킨다. 따라서, 「고화 또는 경화」란, 여러 가지의 요인에 의해서 용질이 「단단해지는」 것을 나타내고 있다.
유지층 형성액의 용질로서 이용되는 수지는, 예를 들어, 소정의 변질 온도 이상으로 가열 전에는 물에 대해서 난용성 내지 불용성이며, 변질 온도 이상으로 가열함으로써 변질되어 수용성이 되는 성질을 가지는 수지(이하 「감열 수용성 수지」라고 기재하는 경우가 있다.)이다.
감열 수용성 수지는, 예를 들어, 소정의 변질 온도 이상(예를 들어, 200℃ 이상)으로 가열함으로써 분해되어, 극성을 가진 관능기를 노출시킴으로써, 수용성을 발현한다.
유지층 형성액의 용매로서는, 변질전의 감열 수용성 수지에 대한 용해성을 가지고, 또한 휘발성을 가지는 용매를 이용할 수 있다. 여기서 「휘발성을 가진다」란, 물과 비교해 휘발성이 높은 것을 의미한다. 유지층 형성액의 용매로서는, 예를 들어, PGEE(프로필렌글리콜모노에틸에테르)가 이용된다.
박리액 공급 노즐(161)은, 기판(W)의 상면의 중앙 영역을 향해서, 박리액을 공급(토출)한다. 박리액은, 유지층 형성액이 형성하는 파티클 유지층을 기판(W)의 패턴 형성면으로부터 박리하기 위한 액이다. 박리액은, 유지층 형성액에 포함되는 용매와의 상용성을 가지는 액체를 이용하는 것이 바람직하다.
박리액은, 예를 들어, 수계의 박리액이다. 수계의 박리액으로서는, 박리액은, DIW에는 한정되지 않고, 탄산수, 전해이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도(예를 들면, 10ppm~100ppm 정도)의 염산수, 알칼리 수용액 등을 들 수 있다. 알칼리 수용액으로서는, SC1액(암모니아과산화수소수 혼합액), 암모니아 수용액, 테트라메틸암모늄히드록시드 등의 4급 수산화암모늄의 수용액, 콜린 수용액 등을 들 수 있다.
박리액 공급 노즐(161)에는, 박리액 공급관(164)이 접속되어 있다. 박리액 공급관(164)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(165)가 개재되어 있다. 밸브(165)는, 콘트롤러(3)에 의해서 개폐된다(도 10 참조).
도 17은, 제4 실시 형태에 따른 처리 유닛(2R)에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 18a~도 18e는, 처리 유닛(2R)에 의한 기판 처리의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 17에 나타내는 기판 처리가, 도 4에 나타내는 기판 처리와 상이한 점은, 약액 처리 공정(단계 S1) 대신에, 유지층 형성액 공급 공정(단계 S11), 유지층 형성 공정(단계 S12) 및 유지층 제거 공정(단계 S13)이 이 순서로 실행되는 점이다.
처리 유닛(2R)에 의한 기판 처리에서는, 도 18a에 나타내는 바와 같이, 유지층 형성액 공급 공정이 실행된다(단계 S11). 유지층 형성액 공급 공정에서는, 우선, 스핀 척(5)에 기판(W)을 수평으로 유지시킨다(기판 유지 공정). 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 구동하여, 스핀 베이스(19)를 회전시켜, 기판(W)의 회전을 개시한다(기판 회전 공정).
유지층 형성액 공급 공정에서는, 스핀 베이스(19)는, 기판 회전 속도인 소정의 유지층 형성액 공급 속도로 회전된다. 유지층 형성액 공급 속도는, 예를 들어, 10rpm이다.
유지층 형성액 공급 공정에서는, 콘트롤러(3)는, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 차단판(44)을, 예를 들어 처리 위치에 배치한다. 유지층 형성액 공급 공정에서는, 콘트롤러(3)는, 히터 승강 기구(136)를 제어하여, 히터 유닛(130)을 하위치에 배치한다.
기판 처리가 종료할 때까지의 동안, 기판 유지 공정 및 기판 회전 공정이 계속된다. 단, 히터 유닛(130)이 기판(W)을 들어올리는 경우에는, 기판(W)의 회전은 정지된다.
차단판(44)이 처리 위치에 배치된 후, 콘트롤러(3)는, 밸브(163)를 연다. 이것에 의해, 회전 상태의 기판(W)의 상면인 패턴 형성면을 향해서, 유지층 형성액 공급 노즐(160)로부터 유지층 형성액(170)이 공급된다. 공급된 유지층 형성액(170)는, 원심력의 작용에 의해서, 기판(W)의 패턴 형성면의 대략 전면에 골고루 퍼진다.
도 18b 및 도 18c에 나타내는 바와 같이, 기판(W)에 유지층 형성액을 일정시간 공급한 후, 유지층 형성액을 고화 또는 경화시켜, 기판(W)의 패턴 형성면에 파티클 유지층(200)(도 18c 참조)을 형성하는 유지층 형성 공정이 실행된다(단계 S12). 유지층 형성 공정에서는, 우선, 밸브(163)가 닫힌다. 이것에 의해, 유지층 형성액 공급 노즐(160)로부터의 유지층 형성액(170)의 공급이 정지된다.
도 18b를 참조하여, 유지층 형성 공정에서는, 우선, 기판(W) 상의 유지층 형성액의 액막의 두께를 적절한 두께로 하기 위해서, 원심력에 의해서 기판(W)의 패턴 형성면으로부터 유지층 형성액의 일부를 배제하는 스핀오프 공정이 실행된다. 스핀오프 공정에서는, 콘트롤러(3)가, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를 기판 회전 속도인 소정의 스핀오프 속도로 회전시킨다. 스핀오프 속도는, 예를 들어, 300rpm~1500rpm이다. 스핀오프 공정에서는, 차단판(44)은, 처리 위치에 유지되고, 히터 유닛(130)은, 하위치에 유지된다.
도 18c를 참조하여, 유지층 형성 공정에서는, 스핀오프 공정 후에, 기판(W) 상의 유지층 형성액의 용매의 일부를 휘발시키기 위해서, 기판(W)을 가열하는(기판(W)에 대한 가열을 강하게 하는) 기판 가열 공정이 실행된다.
기판 가열 공정에서는, 히터 승강 기구(136)가, 히터 유닛(130)을 제3 가열 위치에 배치한다. 제3 가열 위치는, 예를 들어, 제3 실시 형태에서 설명한 제1 가열 위치와 동일 위치이다. 이것에 의해, 기판(W) 상의 유지층 형성액이 가열된다. 기판 가열 공정에서는, 콘트롤러(3)가, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 차단판(44)을 근접 위치에 배치한다. 기판 가열 공정에서는, 콘트롤러(3)가, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를 기판 회전 속도인 소정의 기판 가열시 속도로 회전시킨다. 기판 가열시 속도는, 예를 들어, 1000rpm이다.
기판 가열 공정에서는, 기판(W) 상의 유지층 형성액의 온도가 용매의 비점 미만이 되도록, 기판(W)이 가열되는 것이 바람직하다. 유지층 형성액을, 용매의 비점 미만의 온도로 가열함으로써, 앞에 설명한 바와 같이, 파티클 유지층(200) 중에 용매를 잔류시킬 수 있다. 그리고, 파티클 유지층(200) 중에 잔류한 용매와, 박리액의 상호작용에 의해서, 당해 파티클 유지층(200)을, 기판(W)의 패턴 형성면으로부터 박리하기 쉽게 할 수 있다.
기판 가열 공정에서는, 기판(W) 상의 유지층 형성액의 온도가 용매의 비점 미만이 되는 것에 더하여, 기판(W) 상의 유지층 형성액의 온도가 감열 수용성 수지의 변질 온도 미만이 되도록, 기판(W)이 가열되는 것이 바람직하다. 유지층 형성액을 변질 온도 미만의 온도로 가열함으로써, 당해 감열 수용성 수지를 수용성으로 변질시키지 않고, 기판(W)의 패턴 형성면에, 수계의 박리액에 대해서 난용성 내지 불용성의 파티클 유지층(200)을 형성할 수 있다.
기판 가열 공정이 실행됨으로써, 유지층 형성액이 고화 또는 경화되어, 기판(W) 상에 파티클 유지층(200)이 형성된다. 도 19a에 나타내는 바와 같이, 파티클 유지층(200)이 형성될 때에, 기판(W)의 패턴 형성면에 부착되어 있던 파티클(201)이, 당해 기판(W)으로부터 떼내어져, 파티클 유지층(200) 중에 유지된다.
유지층 형성액은, 파티클(201)을 유지할 수 있을 정도로 고화 또는 경화되면 된다. 유지층 형성액의 용매가 완전하게 휘발될 필요는 없다. 또, 파티클 유지층(200)을 형성하는 「용질 성분」이란, 유지층 형성액에 포함되는 용질 그 자체여도 되고, 용질로부터 유도되는 것, 예를 들어, 화학적인 변화의 결과로서 얻어지는 것이어도 된다.
도 18d 및 도 18e에 나타내는 바와 같이, 유지층 형성 공정 후, 기판(W)의 패턴 형성면에 박리액을 공급함으로써 기판(W)의 패턴 형성면으로부터, 파티클 유지층(200)을 박리하여 제거하는 유지층 제거 공정이 실행된다(단계 S13).
유지층 제거 공정에서는, 박리액으로서도 기능하는 DIW 등의 린스액이 기판(W)의 패턴 형성면에 공급되는 제1 박리액 공급 공정과, SC1 등의 박리액이 패턴 형성면에 공급되는 제2 박리액 공급 공정이 실행된다.
도 18d를 참조하여, 제1 박리액 공급 공정에서는, 콘트롤러(3)가, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를 기판 회전 속도인 소정의 제1 박리액 속도로 회전시킨다. 제1 박리액 속도는, 예를 들어, 800rpm이다. 제1 박리액 공급 공정에서는, 콘트롤러(3)가, 차단판 승강 기구(46)를 제어하여, 차단판(44)을 처리 위치에 이동시킨다. 제1 박리액 공급 공정에서는, 콘트롤러(3)가, 히터 승강 기구(136)를 제어하여, 히터 유닛(130)을 하위치에 이동시킨다. 그리고, 콘트롤러(3)가 밸브(27)를 연다. 이것에 의해, 회전 상태의 기판(W)의 패턴 형성면을 향해서 린스액 공급 노즐(24)로부터 린스액이 공급된다. 기판(W)의 패턴 형성면에 공급된 린스액(171)은, 원심력에 의해서, 기판(W)의 패턴 형성면의 전체에 골고루 퍼진다. 기판(W)의 패턴 형성면에 공급된 린스액(171)은, 원심력에 의해서 기판(W)으로부터 직경 방향 바깥쪽으로 배제된다.
도 18e를 참조하여, 제2 박리액 공급 공정에서는, 스핀 모터(17)가, 스핀 베이스(19)의 회전 속도를 소정의 제2 박리액 속도로 변경한다. 제2 박리액 속도는, 예를 들어, 800rpm이다. 그 때문에, 제2 박리액 공급 공정에서는, 제1 박리액 공급 공정에 있어서의 기판(W)의 회전 속도가 유지된다. 그리고, 콘트롤러(3)가, 밸브(23)를 닫고 밸브(166)를 연다. 이것에 의해, 박리액 공급 노즐(161)로부터 기판(W)의 패턴 형성면에 SC1액 등의 박리액이 공급된다. 패턴 형성면에 공급된 박리액(172)은, 원심력에 의해서, 기판(W)의 패턴 형성면의 전체에 골고루 퍼져, 기판(W) 상의 린스액(171)을 치환한다. 패턴 형성면에 공급된 박리액은, 원심력에 의해서 기판(W)으로부터 직경 방향 바깥쪽으로 배제된다. 제2 박리액 공급 공정에서는, 히터 유닛(130)은 하위치에 유지되어 있다.
박리액으로서 이용되는 DIW나 SC1액 등의 수계의 박리액은, 용매로서의 PGEE와의 상용성을 가진다. 게다가, 감열 수용성 수지를 그 변질 온도 미만으로 가열하여 형성된 파티클 유지층(200)은, 상술한 바와 같이, 수계의 박리액인 DIW나 SC1액에 대해서 난용성 내지 불용성이다. 그 때문에, 이들 박리액은, 파티클 유지층(200) 중에 잔류하는 PGEE와의 상호작용에 의해서, 당해 파티클 유지층(200)을 형성하는 용질 성분을 용해시키는 일 없이, 파티클 유지층(200) 중에 침투한다. 그리고, 박리액은, 기판(W)과의 계면에 이른다. 이것에 의해, 도 19b에 나타내는 바와 같이, 파티클(201)을 유지한 상태의 파티클 유지층(200)이, 기판(W)의 패턴 형성면으로부터 부상하여 박리된다.
기판(W)의 패턴 형성면으로부터 박리된 파티클 유지층(200)은, 기판(W)의 회전에 의한 원심력의 작용에 의해서, 린스액이나 박리액과 함께, 기판(W)의 패턴 형성면의 주연으로부터 배출된다. 즉, 기판(W)의 패턴 형성면으로부터, 박리된 파티클 유지층(200)이 제거된다.
린스액은, SC1액보다, 박리액으로서의 효과는 낮다. 그러나, 린스액은, SC1액에 앞서 공급되어, 파티클 유지층(200) 중에 침투함으로써, 당해 파티클 유지층(200) 중에 잔류하는 PGEE의 적어도 일부를 치환한다. 그리고, DIW는, 다음 공정에서 공급되는 SC1액의, 파티클 유지층(200) 중으로의 침투를 보조하는 작용을 한다. 그 때문에, 박리액의 공급에 앞서, 린스액을 공급하는 것이 바람직하지만, 린스액의 공급(제1 박리액 공급 공정)은, 생략되어도 된다.
유지층 제거 공정(단계 S13) 후, 도 4에 나타내는 기판 처리와 동일하게, 린스액 처리 공정(단계 S2)~승화 촉진 공정(단계 S10)이 실행된다.
유지층 제거 공정 후의 전처리액 공급 공정에서는, 기판(W)의 패턴 형성면에, 전처리액으로서, 예를 들어, IPA가 공급된다. IPA는, 파티클 유지층(200)을 형성하는 용질 성분을 용해시키는 성질을 가진다. 그 때문에, IPA는, 파티클 유지층(200)의 잔사(박리액에 의해서 박리되지 않았던 파티클 유지층(200))를 용해시켜, 기판(W)의 패턴 형성면에 처리액을 공급하기 전에 기판(W)의 패턴 형성면으로부터 잔사를 제거하는 잔사 제거액(전처리액)으로서 기능한다. 이것에 의해, 기판(W)의 패턴 형성면의 파티클(201)의 양을 한층 저감한 상태에서, 기판(W)의 패턴 형성면을 건조시킬 수 있다.
제4 실시 형태에 의하면, 유지층 형성 공정에 있어서, 기판(W)을 통하여 기판(W) 상의 유지층 형성액이 히터 유닛(130)에 의해서 가열된다. 이것에 의해, 유지층 형성액(170)이 고화 또는 경화됨으로써, 파티클 유지층(200)이 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된다. 유지층 형성액이 고화 또는 경화될 때에, 파티클(201)이 기판(W)으로부터 떼내어진다. 떼내어진 파티클(201)은 파티클 유지층(200) 중에 유지된다. 그 때문에, 유지층 제거 공정에 있어서, 기판(W)의 패턴 형성면에 박리액을 공급함으로써, 파티클(201)을 유지한 상태의 파티클 유지층(200)을, 기판(W)의 패턴 형성면으로부터 박리하여 제거할 수 있다.
이상에 의해, 기판(W)의 패턴 형성면으로부터 파티클(201)을 양호하게 제거할 수 있고, 또한, 기판(W)의 표면을 양호하게 건조할 수 있다.
유지층 형성 공정에서는, 기판(W)의 패턴 형성면에 공급된 유지층 형성액(170)의 온도가 변질 온도 미만의 온도가 되도록 기판(W)이 가열된다.
이 방법에 의하면, 유지층 형성 공정에서는, 유지층 형성액의 온도가 변질 온도 미만의 온도가 되도록 기판(W)이 가열되어 파티클 유지층(200)이 형성된다. 그 때문에, 파티클 유지층(200)은, 박리액에 대해서 난용성 내지 불용성이지만, 당해 박리액에 의해서 박리가 가능하다. 따라서, 유지층 제거 공정에서는, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 파티클 유지층(200)을, 용해시키는 일 없이, 파티클(201)을 유지한 상태에서, 기판(W)의 패턴 형성면으로부터 박리하여 제거할 수 있다.
그 결과, 파티클(201)을 유지한 상태의 파티클 유지층(200)을 기판(W)의 패턴 형성면으로부터 박리함으로써, 파티클(201)을 높은 제거율로 제거할 수 있다. 또한, 박리액(172)에 대한 파티클 유지층(200)의 용해에 기인하는 잔사가 기판(W)의 패턴 형성면에 남거나 재부착되거나 하는 것을 억제할 수 있다.
제4 실시 형태에서는, 유지층 형성액의 용질로서, 감열 수용성 수지를 이용하는 것으로 했다. 그러나, 유지층 형성액의 용질로서 이용되는 수지는, 감열 수용성 수지 이외의 수지여도 된다.
유지층 형성액에 포함되는 용질로서 이용되는 감열 수용성 수지 이외의 수지는, 예를 들어, 아크릴 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리아세트산비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 수지, 아크릴로니트릴스티렌 수지, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리비닐 알코올, 변성 폴리페닐렌에테르, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리페닐렌설피드, 폴리설폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리아미드이미드 등을 들 수 있다. 유지층 형성액에 있어서, 이들 수지 중 어느 하나를 이용하는 경우, 용질로서 이용하는 수지를 용해시킬 수 있는 임의의 용매를 이용할 수 있다.
유지층 형성액의 용질로서 감열 수용성 수지 이외의 수지는 변질 온도를 가지지 않기 때문에, 유지층 형성 공정의 기판 가열 공정에서는, 유지층 형성액의 용질로서 감열 수용성 수지를 이용했을 경우와 같이 유지층 형성액의 온도가 감열 수용성 수지의 변질 온도 미만이 될 필요는 없고, 기판(W) 상의 유지층 형성액의 온도가 용매의 비점 미만이 되도록 기판(W)이 가열되면 된다.
유지층 형성액의 용질로서 감열 수용성 수지 이외의 수지를 이용하는 경우, 잔사 제거액으로서, 당해 수지에 대한 용해성을 가지는 임의의 액체를 이용할 수 있다. 유지층 형성액의 용질로서 감열 수용성 수지 이외의 수지를 이용하는 경우, 잔사 제거액으로서는, 예를 들어 시너, 톨루엔, 아세트산에스테르류, 알코올류, 글리콜류 등의 유기용매, 아세트산, 포름산, 히드록시아세트산 등의 산성액을 이용할 수 있다.
유지층 형성액의 용질로서는, 상술한 각종 수지 이외에도, 예를 들어, 수지 이외의 유기 화합물이나, 유기 화합물과 다른 혼합물을 이용해도 된다. 혹은, 유기 화합물 이외의 화합물이어도 된다.
박리액으로서는, 수계가 아닌 다른 박리액을 이용할 수도 있다. 그 경우에는, 당해 박리액에 난용성 내지 불용성의 파티클 유지층(200)을 형성하는 용질, 박리액에 대해서 상용성을 가지고, 용질에 대해서 용해성을 가지는 용매, 박리액에 대해서 상용성을 가지고, 용질에 대해서 용해성을 가지는 잔사 제거액 등을 적당히 조합하면 된다.
＜제5 실시 형태＞
도 20은, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1S)에 구비되는 처리 유닛(2S)의 개략 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다. 도 20에서는, 지금까지 설명한 부재와 동일 부재에는, 동일 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다(후술하는 도 21~도 24에 있어서도 동일).
제5 실시 형태에 따른 처리 유닛(2S)은, 이하의 점에 있어서 제3 실시 형태에 따른 처리 유닛(2Q)과 상이하다. 처리 유닛(2S)이 처리 유닛(2Q)과 주로 상이한 점은, 처리 유닛(2S)이, 히터 유닛(130) 대신에 쿨러 유닛(180)을 포함하는 점이다.
쿨러 유닛(180)은, 원판형상의 쿨러 플레이트의 형태를 가지고 있다. 쿨러 유닛(180)은, 기판(W)의 하면에 하방으로부터 대향하는 대향면(180a)을 가진다.
쿨러 유닛(180)은, 플레이트 본체(181)와, 플레이트 본체(181)에 내장된 내장 냉매관(182)을 포함한다. 플레이트 본체(181)는, 평면에서 볼 때, 기판(W)보다 약간 작다. 대향면(180a)은, 플레이트 본체(181)의 상면에 의해서 구성되어 있다.
내장 냉매관(182)에는, 내장 냉매관(182)에 냉매를 공급하는 냉매 공급관(183)과, 내장 냉매관(182)으로부터 냉매를 배출하는 냉매 배출관(184)이 접속되어 있다. 쿨러 유닛(180)의 하면에는, 회전축선(A1)을 따라서 연직 방향으로 연장되는 중공의 승강축(185)이 결합되어 있다. 승강축(185)은, 스핀 베이스(19)의 중앙부에 형성된 관통구멍과, 중공의 스핀축(18)을 삽입 통과하고 있다.
냉매 공급관(183) 및 냉매 배출관(184)은, 승강축(185)을 삽입 통과하고 있다. 냉매 공급관(183)에는, 밸브(186)가 개재되어 있다. 밸브(186)가 열림으로써, 내장 냉매관(182)에 냉매가 공급된다. 내장 냉매관(182)에 냉매가 공급됨으로써, 쿨러 유닛(180)이 냉각된다.
쿨러 유닛(180)은, 스핀 베이스(19)의 상방에 배치되어 있다. 처리 유닛(2S)은, 쿨러 유닛(180)을 스핀 베이스(19)에 대해서 상대적으로 승강시키는 쿨러 승강 기구(187)를 포함한다. 쿨러 승강 기구(187)는, 예를 들어, 볼나사 기구와, 그것에 구동력을 부여하는 전동 모터를 포함한다.
쿨러 승강 기구(187)는, 승강축(185)을 통하여 쿨러 유닛(180)을 승강시킴으로써, 하위치 및 상위치의 사이의 임의의 중간 위치에 쿨러 유닛(180)을 배치할 수 있다.
쿨러 유닛(180)은, 상위치까지 상승하게 되는 과정에서, 협지 부재(19b)로부터 기판(W)을 들어올려 대향면(180a)에 의해서 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있어도 된다. 쿨러 유닛(180)은, 하위치에 위치할 때, 쿨러 유닛(180)의 가동 범위에 있어서 기판(W)으로부터 가장 이격하고 있다.
이면 공급 노즐(36)은, 중공의 승강축(185)을 삽입 통과하고, 또한, 쿨러 유닛(180)을 관통하고 있다. 이면 공급 노즐(36)의 토출구(36a)는, 기판(W)의 이면의 중심에 면하고 있다. 제5 실시 형태에 있어서 이면 공급 노즐(36)로부터 기판(W)의 이면에 공급되는 열매는, 질소 가스나 공기 등의 기체이다.
도 21은, 기판 처리 장치(1S)의 주요부의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다. 기판 처리 장치(1S)의 콘트롤러(3)는, FFU(15), 배기 장치(16), 스핀 모터(17), 차단판 승강 기구(46), 가드 승강 기구(74), 히터(99), 밸브(23, 27, 31, 35, 48, 83, 146, 186), 협지 부재 구동 기구(140) 및 쿨러 승강 기구(187)를 제어하도록 프로그램되어 있다.
제5 실시 형태에 따른 처리 유닛(2S)에서는, 도 4에 나타내는 흐름도와 동일한 기판 처리가 가능하다. 상세하게는, 처리 유닛(2S)에 의한 기판 처리는, 응고 공정(단계 S7)에 있어서의 기판(W)의 냉각이 쿨러 유닛(180)을 이용하여 행해지는 점을 제외하고는, 제3 실시 형태에 따른 처리 유닛(2Q)에 의한 기판 처리와 거의 동일하다.
도 22a~도 22c는, 처리 유닛(2S)에 의해서 실행되는 기판 처리의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
처리 유닛(2S)에 의한 기판 처리의 온도 유지 공정(단계 S5)에서는, 고온(예를 들어 제1 온도)의 질소 가스 등의 기체가 제1 열매로서 이용되고(도 22a 참조), 제1 열매보다 저온(예를 들어 제2 온도)의 질소 가스가 제2 열매로서 이용된다(도 22b 참조). 온도 유지 공정에서는, 콘트롤러(3)는, 쿨러 승강 기구(187)를 제어하여, 쿨러 유닛(180)을 하위치에 배치한다.
응고 공정(단계 S7)에서는, 콘트롤러(3)는, 밸브(186)을 열고, 내장 냉매관(182)으로의 냉매의 공급을 개시한다. 그리고, 콘트롤러(3)는, 쿨러 승강 기구(187)를 제어하여, 쿨러 유닛(180)을 냉각 위치에 배치한다. 냉각 위치는, 하위치와 상위치의 사이의 위치이다.
쿨러 유닛(180)은, 냉각 위치에 위치할 때, 기판(W)의 이면에 비접촉으로 근접하고 있다. 이것에 의해, 기판(W)으로부터 쿨러 유닛(180)으로 열이 전달되어(빼앗겨), 기판(W)이 냉각된다(기판 냉각 공정). 그 때문에, 기판(W)을 통하여 승화성 물질의 응고점 이하의 온도에까지 처리액막(57)이 냉각된다. 따라서, 기판의 이면에 있어서 쿨러 유닛(180)의 대향면에 대향하는 부분의 열이, 쿨러 유닛(180)에 의해서 균등하게 빼앗겨, 처리액막(57)이 균등하게 냉각된다. 제5 실시 형태와는 상이하게, 쿨러 유닛(180)은, 냉각 위치에 위치할 때, 기판(W)에 접촉하고 있어도 된다.
제5 실시 형태와는 상이하게, 기판 처리에 있어서 쿨러 유닛(180)을 승강시키지 않고, 냉매의 공급의 유무(밸브(186)의 전환)에만 의해서, 기판(W)의 냉각을 제어해도 된다. 또, 제5 실시 형태와는 상이하게, 밸브(186)는, 기판 처리의 실행 중에 있어서, 상시, 열려 있고, 쿨러 유닛(180)의 승강에만 의해서, 기판(W)의 냉각을 제어해도 된다.
도시하지 않지만, 쿨러 유닛(180)에 의해서 기판(W)의 냉각을 행하지 않을 때는, 콘트롤러(3)가 밸브(146)를 열고 이면 공급 노즐(36)로부터 기판(W)의 이면과 쿨러 유닛(180)의 대향면(180a)의 사이에서 제1 상온 이상의 온도의 불활성 가스를 공급해도 된다. 이것에 의해, 기판(W)의 이면과 쿨러 유닛(180)의 대향면(180a)의 사이의 분위기, 및, 기판(W)이 가열됨으로써, 기판(W)의 온도가 제1 상온으로 되돌려지므로, 기판(W)의 냉각이 정지된다.
제5 실시 형태에서는, 쿨러 유닛(180)은, 플레이트 본체(181)와, 내장 냉매관(182)을 포함하는 것으로 했다. 그러나, 쿨러 유닛(180)은, 제5 실시 형태와는 상이한 구성을 가지고 있어도 된다. 예를 들어, 도 23에 나타내는 바와 같이, 쿨러 유닛(180)은, 플레이트 본체(181)와, 플레이트 본체(181)에 내장된 펠티에 소자(188)를 포함하고 있어도 된다. 펠티에 소자(188)에 통전함으로써, 대향면(180a)이 냉각된다. 그리고, 펠티에 소자(188)에는, 급전선(189)을 통하여, 쿨러 통전 기구(190)로부터 전력이 공급된다. 쿨러 통전 기구(190)는, 콘트롤러(3)에 의해서 제어된다(도 21의 2점 쇄선 참조). 펠티에 소자(188)는, 플레이트 본체(181)에 내장되어 있을 필요는 없고, 도 24에 나타내는 바와 같이, 플레이트 본체(181)의 표면(예를 들어 하면)에 부착되어 있어도 된다.
펠티에 소자(188)가 설치되어 있는 구성에 있어서도, 제5 실시 형태와 동일한 기판 처리가 가능하다. 단, 기판(W)의 냉각은, 쿨러 유닛(180)의 승강, 및, 펠티에 소자(188)의 통전의 전환 중 적어도 한쪽에 의해서 행해진다.
또한, 처리액으로서, 승화성 물질의 융액을 이용하는 경우, 승화성 물질의 응고점이 챔버(4)(도 1 참조)내의 분위기의 온도 이하이면, 용해 상태를 유지하기 위해서 열매를 이용할 필요는 없어, 열매의 사용을 생략할 수 있다. 이 경우, 제5 실시 형태에 있어서 온도 유지 공정을 생략하고 기판 처리를 실행할 수 있다.
＜처리액＞
이상의 실시의 형태(제1 실시 형태~제5 실시 형태), 및 그 변형예에서 이용하는 처리액으로서는, 상술한 바와 같이, 승화성 물질의 융액 등의, 승화성 물질이 융해 상태로 포함되는 것이나, 혹은, 용질로서의 승화성 물질을 용매에 용해시킨 용액 등을 이용할 수 있다.
승화성 물질로서는, 상술한 바와 같이, 제1 상온(5℃~35℃)에서의 증기압이 높고, 고상에서 액상을 거치지 않고 기상으로 변화하는 여러 가지의 물질이 이용된다. 승화성 물질로서는, 예를 들어, 헥사메틸렌테트라민, 1,3,5-트리옥산, 1-피롤리딘카르보디티오산암모늄, 메타알데히드, 탄소수 20~48 정도의 파라핀, t-부탄올, 파라디클로로벤젠, 나프탈렌, L-멘톨, 불화탄화수소 화합물 등이 이용된다. 특히, 승화성 물질로서는, 불화탄화수소 화합물을 이용할 수 있다.
화합물 (A)： 탄소수 3~6의 플루오로알칸, 또는 그 유도체
화합물 (B)： 탄소수 3~6의 플루오로시클로알칸, 또는 그 유도체
화합물 (C)： 탄소수 10의 플루오로비시클로알칸, 또는 그 유도체
화합물 (D)： 플루오로테트라시아노퀴노디메탄, 또는 그 유도체
화합물 (E)： 3개 이상의 포스파젠 단위를 가지는 플루오로시클로포스파젠, 또는 그 유도체
＜화합물 (A)＞
화합물 (A)로서는, 식 (1)：
CmHnF2m+2-n (1)
〔식 중 m은 3~6의 수를 나타내고, n은 0≤n≤2m+1의 수를 나타낸다. 〕
로 표시되는, 탄소수 3~6의 플루오로알칸, 또는 그 유도체를 들 수 있다.
구체적으로는, 탄소수 3의 플루오로알칸으로서는, 예를 들어, CF3CF2CF3, CHF2CF2CF3, CH2FCF2CF3, CH3CF2CH3, CHF2CF2CH3, CH2FCF2CH3, CH2FCF2CH2F, CHF2CF2CHF2, CF3CHFCF3, CH2FCHFCF3, CHF2CHFCF3, CH2FCHFCH2F, CHF2CHFCHF2, CH3CHFCH3, CH2FCHFCH3, CHF2CHFCH3, CF3CH2CF3, CH2FCH2CF3, CHF2CH2CF3, CH2FCH2CH2F, CH2FCH2CHF2, CHF2CH2CHF2, CH3CH2CH2F, CH3CH2CHF2 등을 들 수 있다.
탄소수 4의 플루오로알칸으로서는, 예를 들어, CF3(CF2)2CF3, CF3(CF2)2CH2F, CF3CF2CH2CF3, CHF2(CF2)2CHF2, CHF2CHFCF2CHF2, CF3CH2CF2CHF2, CF3CHFCH2CF3, CHF2CHFCHFCHF2, CF3CH2CF2CH3, CF3CF2CH2CH3, CF3CHFCF2CH3, CHF2CH2CF2CH3 등을 들 수 있다.
탄소수 5의 플루오로알칸으로서는, 예를 들어, CF3(CF2)3CF3, CF3CF2CF2CHFCF3, CHF2(CF2)3CF3, CHF2(CF2)3CHF2, CF3CH(CF3)CH2CF3, CF3CHFCF2CH2CF3, CF3CF(CF3)CH2CHF2, CHF2CHFCF2CHFCHF2, CF3CH2CF2CH2CF3, CHF2(CF2)2CHFCH3, CHF2CH2CF2CH2CHF2, CF3(CH2)3CF3, CF3CHFCHFCF2CF3 등을 들 수 있다.
탄소수 6의 플루오로알칸으로서는, 예를 들어, CF3(CF2)4CF3, CF3(CF2)4CHF2, CF3(CF2)4CH2F, CF3CH(CF3)CHFCF2CF3, CHF2(CF2)4CHF2, CF3CF2CH2CH(CF3)CF3, CF3CF2(CH2)2CF2CF3, CF3CH2(CF2)2CH2CF3, CF3(CF2)3CH2CF3, CF3CH(CF3)(CH2)2CF3, CHF2CF2(CH2)2CF2CHF2, CF3(CF2)2(CH2)2CH3 등을 들 수 있다.
또, 탄소수 3~6의 플루오로알칸의 유도체로서는, 상기 어느 하나의 플루오로알칸에, 불소 이외의 할로겐(구체적으로는, 염소, 브롬, 요오드), 수산기, 산소 원자, 알킬기, 카르복실기 및 퍼플루오로알킬기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 치환기가 치환된 화합물 등을 들 수 있다.
알킬기로서는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기 등을 들 수 있다.
퍼플루오로알킬기로서는, 예를 들어, 포화 퍼플루오로알킬기, 불포화 퍼플루오로알킬기를 들 수 있다. 또, 퍼플루오로알킬기는, 직쇄 구조 또는 분기 구조 중 어느 것이어도 된다. 퍼플루오로알킬기로서는, 예를 들어, 트리플루오로메틸기, 퍼플루오로에틸기, 퍼플루오로-n-프로필기, 퍼플루오로이소프로필기, 퍼플루오로-n-부틸기, 퍼플루오로-sec-부틸기, 퍼플루오로-tert-부틸기, 퍼플루오로-n-아밀기, 퍼플루오로-sec-아밀기, 퍼플루오로-tert-아밀기, 퍼플루오로이소아밀기, 퍼플루오로-n-헥실기, 퍼플루오로이소헥실기, 퍼플루오로네오헥실기, 퍼플루오로-n-헵틸기, 퍼플루오로이소헵틸기, 퍼플루오로네오헵틸기, 퍼플루오로-n-옥틸기, 퍼플루오로이소옥틸기, 퍼플루오로네오옥틸기, 퍼플루오로-n-노닐기, 퍼플루오로네오노닐기, 퍼플루오로이소노닐기, 퍼플루오로-n-데실기, 퍼플루오로이소데실기, 퍼플루오로네오데실기, 퍼플루오로-sec-데실기, 퍼플루오로-tert-데실기 등을 들 수 있다.
＜화합물 (B)＞
화합물 (B)로서는, 식 (2)：
CmHnF2m-n (2)
〔식 중, m은 3~6의 수를 나타내고, n은 0≤n≤2m-1의 수를 나타낸다. 〕
로 표시되는, 탄소수 3~6의 플루오로시클로알칸, 또는 그 유도체를 들 수 있다.
구체적으로는, 탄소수 3~6의 플루오로시클로알칸으로서는, 예를 들어, 모노플루오로시클로헥산, 도데카플루오로시클로헥산, 1,1,4-트리플루오로시클로헥산, 1,1,2,2-테트라플루오로시클로부탄, 1,1,2,2,3-펜타플루오로시클로부탄, 1,2,2,3,3,4-헥사플루오로시클로부탄, 1,1,2,2,3,3-헥사플루오로시클로부탄, 1,1,2,2,3,4-헥사플루오로시클로부탄, 1,1,2,2,3,3-헥사플루오로시클로펜탄, 1,1,2,2,3,4-헥사플루오로시클로펜탄, 1,1,2,2,3,3,4-헵타플루오로시클로펜탄, 1,1,2,2,3,4,5-헵타플루오로시클로펜탄, 1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로시클로펜탄, 1,1,2,2,3,3,4,5-옥타플루오로시클로펜탄, 1,1,2,2,3,4,5,6-옥타플루오로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,5-옥타플루오로시클로헥산, 1,1,2,2,3,4,4,5,6-노나플루오로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,4,5-노나플루오로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,5,6-노나플루오로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,5,5,6-데카플루오로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,6-데카플루오로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5-데카플루오로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,6-데카플루오로시클로헥산, 퍼플루오로시클로프로판, 퍼플루오로시클로부탄, 퍼플루오로시클로펜탄, 퍼플루오로시클로헥산 등을 들 수 있다.
또, 탄소수 3~6의 플루오로시클로알칸의 유도체로서는, 상기 어느 하나의 플루오로시클로알칸에, 화합물 (A)에서 개시한 적어도 1종의 치환기가 치환된 화합물 등을 들 수 있다.
탄소수 3~6의 플루오로시클로알칸의 유도체의 구체예로서는, 예를 들어, 1,2,2,3,3-테트라플루오로-1-트리플루오로메틸시클로부탄, 1,2,4,4-테트라플루오로-1-트리플루오로메틸시클로부탄, 2,2,3,3-테트라플루오로-1-트리플루오로메틸시클로부탄, 1,2,2-트리플루오로-1-트리메틸시클로부탄, 1,4,4,5,5-펜타플루오로-1,2,2,3,3-펜타메틸시클로펜탄, 1,2,5,5-테트라플루오로-1,2-디메틸시클로펜탄, 3,3,4,4,5,5,6,6-옥타플루오로-1,2-디메틸시클로헥산, 1,1,2,2-테트라클로로-3,3,4,4-테트라플루오로시클로부탄, 2-플루오로시클로헥산올, 4,4-디플루오로시클로헥사논, 4,4-디플루오로시클로헥산카르본산, 1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-운데카플루오로-1-(노나플루오로부틸)시클로헥산, 퍼플루오로메틸시클로프로판, 퍼플루오로디메틸시클로프로판, 퍼플루오로트리메틸시클로프로판, 퍼플루오로메틸시클로부탄, 퍼플루오로디메틸시클로부탄, 퍼플루오로트리메틸시클로부탄, 퍼플루오로메틸시클로펜탄, 퍼플루오로디메틸시클로펜탄, 퍼플루오로트리메틸시클로펜탄, 퍼플루오로메틸시클로헥산, 퍼플루오로디메틸시클로헥산, 퍼플루오로트리메틸시클로헥산 등을 들 수 있다.
＜화합물 (C)＞
화합물 (C)의, 탄소수 10의 플루오로비시클로알칸으로서는, 예를 들어, 플루오로비시클로[4.4.0]데칸, 플루오로비시클로[3.3.2]데칸, 퍼플루오로비시클로[4.4.0]데칸, 퍼플루오로비시클로[3.3.2]데칸 등을 들 수 있다.
또, 화합물 (C)로서는, 상기 탄소수 10의 플루오로비시클로알칸에 치환기가 결합한 유도체도 들 수 있다. 치환기로서는, 불소 이외의 할로겐(구체적으로는, 염소, 브롬, 요오드), 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기, 또는 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기를 가지는 알킬기를 들 수 있다.
할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기에 있어서, 할로겐 원자로서는, 불소, 염소, 브롬, 요오드를 들 수 있다. 또, 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기로서는, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 퍼플루오로시클로프로필기, 퍼플루오로시클로부틸기, 퍼플루오로시클로펜틸기, 퍼플루오로시클로헥실기, 퍼플루오로시클로헵틸기 등을 들 수 있다.
상기 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기를 가지는 알킬기에 있어서, 할로겐 원자로서는, 불소, 염소, 브롬, 요오드를 들 수 있다. 또, 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기를 가지는 알킬기에 있어서, 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기로서는, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 퍼플루오로시클로프로필기, 퍼플루오로시클로부틸기, 퍼플루오로시클로펜틸기, 퍼플루오로시클로헥실기, 퍼플루오로시클로헵틸기 등을 들 수 있다. 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기를 가지는 알킬기의 구체예로서는, 예를 들어, 디플루오로(운데카플루오로시클로헥실)메틸기 등을 들 수 있다.
탄소수 10의 플루오로비시클로알칸에 치환기가 결합한 화합물 (C)의 구체예로서는, 예를 들어, 2-[디플루오로(운데카플루오로시클로헥실)메틸]-1,1,2,3,3,4,4,4a,5,5,6,6,7,7,8,8,8a-헵타데카플루오로데카히드로나프탈렌 등을 들 수 있다.
＜화합물 (D)＞
화합물 (D)의 플루오로테트라시아노퀴노디메탄으로서는, 예를 들어, 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄 등을 들 수 있다.
또, 화합물 (D)로서는, 플루오로테트라시아노퀴노디메탄에, 불소 이외의 할로겐(구체적으로는, 염소, 브롬, 요오드)이 적어도 1개 결합한 유도체도 들 수 있다.
＜화합물 (E)＞
화합물 (E)의 플루오로시클로포스파젠으로서는, 헥사플루오로시클로트리포스파젠, 옥타플루오로시클로테트라포스파젠, 데카플루오로시클로펜타포스파젠, 도데카플루오로시클로헥사포스파젠 등을 들 수 있다.
또, 화합물 (E)로서는, 플루오로시클로포스파젠에 치환기가 결합한 유도체도 들 수 있다. 치환기로서는, 불소 이외의 할로겐(구체적으로는, 염소, 브롬, 요오드), 페녹시기, 알콕시기(-OR기) 등을 들 수 있다. 알콕시기의 R로서는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기 등의 알킬기, 트리플루오로메틸기 등의 플루오로알킬기, 페닐기 등의 방향족기 등을 들 수 있다.
플루오로시클로포스파젠에 치환기가 결합한 화합물 (E)로서는, 예를 들어, 헥사클로로시클로트리포스파젠, 옥타클로로시클로테트라포스파젠, 데카클로로시클로펜타포스파젠, 도데카클로로시클로헥사포스파젠, 헥사페녹시시클로트리포스파젠 등을 들 수 있다.
승화성 물질로서는, 특히, 1,1,2,2,3,3,4-헵타플루오로시클로펜탄이 바람직하다. 이 화합물은, 20℃에서의 증기압이 약 8266Pa, 융점(응고점)이 20.5℃, 비점이 82.5℃이다. 따라서, 온도 유지 공정에 이용하는 열매의 온도, 응고 공정에 이용하는 냉매의 온도 등을, 이들 데이터에 따라 적당히 설정하면 된다.
＜용매＞
융해 상태의 승화성 물질을 혼합시키는 경우, 용매로서는, 융해 상태의 승화성 물질에 대해서 상용성을 나타내는 용매가 바람직하다. 또, 용질로서의 승화성 물질을 용해시키는 경우에는, 당해 승화성 물질에 대해서 용해성을 나타내는 용매가 바람직하다.
용매로서는, 예를 들어, DIW, 순수, 지방족 탄화수소, 방향족 탄화수소, 에스테르, 알코올, 에테르 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 들 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어, DIW, 순수, 메탄올, 에탄올, IPA, 부탄올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, NMP(N-메틸-2-피롤리돈), DMF(N,N-디메틸포름아미드), DMA(디메틸아세트아미드), DMSO(디메틸설폭시드), 헥산, 톨루엔, PGMEA(프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트), PGME(프로필렌글리콜모노메틸에테르), PGPE(프로필렌글리콜모노프로필에테르), PGEE(프로필렌글리콜모노에틸에테르), GBL(γ-부티로락톤), 아세틸아세톤, 3-펜타논, 2-헵타논, 락트산에틸, 시클로헥사논, 디부틸에테르, HFE(하이드로플루오로에테르), 에틸노나플루오로이소부틸에테르, 에틸노나플루오로부틸에테르, 및 m-크실렌헥사플루오리드로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 들 수 있다.
처리액 중에 있어서의 승화성 물질의 함유량은 특별히 한정되지 않고, 적당히 설정할 수 있다.
＜제6 실시 형태＞
도 25는, 이 발명의 제6 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1T)의 처리 유닛(2T)의 개략 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다.
제6 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태~제5 실시 형태에 나타낸 각 부에 대응하는 부분, 제1 실시 형태~제5 실시 형태에 따른 기판 처리예와 동등한 공정에는, 도 1~도 24의 경우와 동일한 참조 부호를 붙여 나타내고, 설명을 생략한다.
처리 유닛(2T)이 제1 실시 형태에 따른 처리 유닛(2)(도 1 참조)과 다른 점은, 처리액 공급 유닛(9)을 대신하여, 혼합 처리액 공급 유닛(309)을 구비한 점이다. 처리 유닛(2T)에서는, 처리 유닛(2)과는 상이하게, 이면 공급 유닛(10)으로부터 기판(W)의 이면에 공급하는 유체에는, 열매가 포함되지 않는다.
혼합 처리액 공급 유닛(309)은, 스핀 척(5)에 유지된 기판(W)의 표면에, 승화성 물질(제1 승화성 물질)과, 제1 첨가제로서의 용매를 혼합한 혼합 처리액을 공급한다.
혼합 처리액 공급 유닛(309)은, 노즐 수용 부재(80)에 수용된 혼합 처리액 공급 노즐(332)을 포함한다. 혼합 처리액 공급 노즐(332)은, 기판(W)의 패턴 형성면(표면)의 회전 중심 위치에 대향하는 중앙 위치와, 기판(W)의 패턴 형성면에 대향하지 않는 퇴피 위치의 사이에서 이동시킬 수 있다.
혼합 처리액 공급 노즐(332)에는, 혼합 처리액 공급관(334)이 접속되어 있다. 혼합 처리액 공급관(334)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(335)가 개재되어 있다.
혼합 처리액은, 승화성 물질(제1 승화성 물질)과, 제1 첨가제로서의 용매(승화성을 가지지 않는 용매)를 혼합한 혼합액이다. 융해 상태의 승화성 물질에, 승화성 물질에 대해서 소량의 용매가 분산되어 있다. 혼합 처리액에 대한 용매 혼합 비율은, 체적비로, 예를 들어 약 수%~수십%이다. 승화성 물질은, 그 응고점이 제2 상온보다 약간 높다. 제2 상온이란, 온도 조절되어 있지 않은 상태의 제6 실시 형태에 있어서의 클린 룸 내의 온도이며, 온도 조절되어 있지 않은 상태의 제6 실시 형태에 있어서의 처리 유닛(2)내의 온도이다. 제2 상온은, 예를 들어, 23℃이다. 승화성 물질은, 예를 들어 터셔리부틸알코올(응고점 약 25.6℃)이다. 용매는, 예를 들어 알코올이다. 알코올의 일례로서, IPA를 예시할 수 있다. IPA의 응고점은, 승화성 물질(터셔리부틸알코올)의 응고점보다 낮다.
승화성 물질(터셔리부틸알코올)과 IPA의 혼합에 의한 응고점 강하에 의해서, 혼합 처리액의 응고점이, 제2 상온(약 23℃)보다 낮아져 있다. 즉, 제2 상온에 있어서, 혼합 처리액은 응고하지 않고 액상을 유지한다.
도 26은, 혼합 처리액에 포함되는 IPA의 농도(혼합 처리액에 대한 IPA의 혼합 비율)와, 당해 혼합 처리액의 응고점의 관계를 나타내는 도면이다.
도 26으로부터, IPA의 농도가 3%를 넘으면, 혼합 처리액의 응고점이 제2 상온을 밑도는 것을 알 수 있다. 따라서, 혼합 처리액에 대한 IPA의 혼합 비율이 3% 이상인 경우에, 제2 상온에 있어서, 혼합 처리액이 응고하지 않고 액상을 유지하는 것을 알 수 있다.
또, 처리 유닛(2T)에는, 열매 공급관(37)(도 2 참조) 및 밸브(38, 39)가 설치되어 있지 않다. 즉, 이면 공급 유닛(10)은, 기판(W)의 이면에 냉매를 공급하지만, 기판(W)의 이면에 열매를 공급하지 않는다. 제6 실시 형태에서는, 혼합 처리액 공급 공정(후술하는 도 28의 단계 S24)에 있어서, 혼합 처리액이 제2 상온에 있어서 액상을 유지하기 때문에, 기판(W)의 이면에 열매를 공급할 필요가 없다. 따라서, 열매를 공급하기 위한 장치(열매 공급관(37) 및 밸브(38, 39))를 설치할 필요가 없기 때문에, 비용절감을 도모할 수 있다.
도 27은, 기판 처리 장치(1T)의 주요부의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다.
콘트롤러(3)는, 또한 제5의 노즐 이동 기구(333) 및 밸브(335)를 제어하도록 프로그램되어 있다.
도 28은, 처리 유닛(2T)에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 29a~29c는, 기판 처리의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
이하, 도 1, 도 25, 도 27 및 도 28을 참조하면서, 기판 처리에 대해서 설명한다. 도 29a~29c에 대해서는 적당히 참조한다.
처리 유닛(2T)에 의해서 기판(W)이 처리될 때에는, 챔버(4)내에 미처리 기판(W)을 반입하는 기판 반입 공정이 행해진다. 기판 반입 공정에 앞서, 콘트롤러(3)는, 차단판(44)을 퇴피 위치에 배치하고, 또한 모든 노즐을 스핀 척(5)의 상방으로부터 퇴피시킨다. 기판(W)을 유지하고 있는 반송 로봇(CR)의 핸드를 챔버(4)내에 진입시킨다. 기판 반입 공정에서는, 콘트롤러(3)는, 반송 로봇(CR)에, 표면(패턴 형성면)을 상방으로 향한 상태에서, 스핀 척(5)에 기판(W)을 주고받게 하여, 스핀 척(5)에 복수개의 협지 부재(19b)에 의해서 기판(W)을 수평 자세로 협지시킨다. 콘트롤러(3)는, 스핀 척(5)에 기판(W)을 건넨 후, 반송 로봇(CR)의 핸드를 챔버(4)내로부터 퇴피시킨다.
처리 유닛(2T)에 의한 기판 처리에서는, 콘트롤러(3)는, 우선 약액 처리 공정을 실행한다(도 28의 단계 S1. 도 5a 참조). 약액의 토출 개시부터 일정기간이 경과하면, 콘트롤러(3)는, 약액 처리 공정을 종료하고, 린스 처리 공정을 개시한다(도 28의 단계 S2. 도 5b 참조). 린스액의 토출 개시부터 일정기간이 경과하면, 콘트롤러(3)는, 린스 처리 공정을 종료하고, 전처리액 공급 공정을 개시한다(도 28의 단계 S3. 도 5c 참조). 전처리액의 토출 개시부터 일정기간이 경과하면, 콘트롤러(3)는, 전처리액 공급 공정을 종료한다.
다음으로, 콘트롤러는, 기판(W)의 패턴 형성면 상에 혼합 처리액을 공급하는 혼합 처리액 공급 공정(도 28의 단계 S24. 혼합액막 형성 공정)을 실행한다. 혼합 처리액 공급 공정에 있어서, 콘트롤러(3)는, 스핀 모터(17)를 제어하여, 스핀 베이스(19)를, 소정의 혼합 처리액 공급 속도로 회전시킨다. 혼합 처리액 공급 속도는, 예를 들어, 100rpm~500rpm이다.
콘트롤러(3)는, 스핀 베이스(19)의 회전 속도를 혼합 처리액 공급 속도로 유지하면서, 기판(W)의 패턴 형성면에, 혼합 처리액을 공급한다.
구체적으로는, 콘트롤러(3)는, 제5의 노즐 이동 기구(333)를 제어하여, 혼합 처리액 공급 노즐(332)을, 기판(W)의 상방의 중앙 위치에 배치한다. 그리고, 콘트롤러(3)는, 밸브(335)를 연다. 이것에 의해, 도 29a에 나타내는 바와 같이, 회전 상태의 기판(W)의 패턴 형성면을 향해서, 혼합 처리액 공급 노즐(332)로부터 혼합 처리액이 공급된다(혼합 처리액 공급 공정). 공급된 혼합 처리액은, 원심력의 작용에 의해서, 전처리액과 혼화되면서 기판(W)의 패턴 형성면의 대략 전면에 골고루 퍼져, 전처리액을 치환한다. 그리고, 기판(W)의 패턴 형성면에 혼합 처리액막(357)이 형성된다.
혼합 처리액의 응고점이, 제2 상온(약 23℃)보다 낮다. 그 때문에, 혼합 처리액은 응고하지 않고 액상을 유지한다. 따라서, 제2 상온 환경 하에서 행해지는 혼합 처리액 공급 공정에 있어서, 혼합 처리액막(357)이 양호하게 형성된다. 혼합 처리액막(357)이 기판(W)의 전역에 확산된 후, 기판(W)의 패턴 형성면으로의 혼합 처리액의 공급이 정지된다.
혼합 처리액막(357)의 형성 후, 콘트롤러(3)는, 도 29b에 나타내는 바와 같이, 밸브(41)를 열고, 냉매 경로(냉매 공급관(40) 및 이면 공급 노즐(36))로의, 냉매(358)의 공급을 개시한다. 이것에 의해, 냉매가, 냉매 경로를 통해, 이면 공급 노즐(36)의 상단의 토출구(36a)로부터, 회전 상태의 기판(W)의 이면을 향해서 공급된다.
도 29b에서는, 패턴 형성면으로의 혼합 처리액의 공급 정지 후에, 이면 공급 노즐(36)로부터 기판(W)의 이면에 냉매(358)가 공급되는데, 패턴 형성면으로의 혼합 처리액의 공급 정지와 동시에, 기판(W)의 이면에 냉매(358)가 공급되어도 된다.
기판(W)의 이면에 공급된 냉매는, 원심력의 작용에 의해서, 기판(W)의 이면의 대략 전역에 골고루 퍼진다. 이것에 의해, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 혼합 처리액막(357)의 냉각이 개시된다. 기판(W)이 소정의 열용량을 가지기 때문에, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 혼합 처리액막(357)의 온도는, 서서히 저하된다.
따라서, 밸브(41)를 열고, 냉매 경로로의 냉매의 공급을 개시한 시점으로부터 좀 지나면, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 혼합 처리액막(357)의 응고(응고 공정, 도 28의 단계 S7)가 시작된다.
도 29c에 나타내는 바와 같이, 응고 공정(단계 S7)에서는, 콘트롤러(3)는, 기판(W)의 이면으로의 냉매(358)의 공급을 계속하면서, 스핀 모터(17)를 제어하여, 소정의 응고시 속도로 스핀 베이스(19)를 회전시킨다. 응고시 속도는, 예를 들어, 100rpm~500rpm이다.
이것에 의해, 도 29c에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성된 처리액막이 응고하여 응고체(359)가 형성된다.
다음으로, 형성한 응고체(359)를 승화시켜, 기판(W)의 패턴 형성면으로부터 제거하는 승화 공정(도 28의 단계 S8)이 실행된다. 또, 승화 공정과 병행하여, 기판(W)의 패턴 형성면에 있어서의 결로를 방지하는 결로 방지 공정(도 28의 단계 S9)과, 응고체(359)의 승화를 촉진하는 승화 촉진 공정(도 28의 단계 S10)이 실행된다. 승화 공정 및 승화 촉진 공정이 행해짐으로써, 액체의 표면장력의 영향을 배제할 수 있으므로, 패턴의 도괴를 억제하면서, 기판(W)의 패턴 형성면을 건조시킬 수 있다.
여기서, 응고점이 제2 상온보다 높은 승화성 물질을 이용하는 경우, 도 8의 제2 실시 형태에 나타내는 바와 같이, 승화성 물질이 유통되는 배관(처리액 공급 노즐(32) 및 처리액 공급관(34))내에 잔류한 처리액의 응고를 방지하기 위해서 히터(99) 등의 온도 조절 기구를 설치하는 경우가 있다. 그 때문에, 기판 처리 장치에 필요한 비용이 크게 증대할 우려가 있다. 또, 장치의 트러블에 의한 온도 조절 기구의 정지 등에 의해서, 승화성 물질이 배관내에서 응고할 우려도 있다. 이 경우, 복구를 위해서 막대한 시간을 필요로 한다는 문제도 있다. 즉, 제2 상온보다 높은 응고점을 가지는 승화성 물질을 그대로 기판 건조에 이용하는 경우에는, 배관내에서의 승화성 물질의 응고의 염려가 남는다.
한편, 제2 상온보다 낮은 응고점을 가지는 승화성 물질을 기판 건조에 이용하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 제2 상온보다 낮은 응고점을 가지는 승화성 물질은 매우 고가이다. 그 때문에, 이러한 승화성 물질을 기판 건조에 이용하면, 비용이 크게 증대할 우려가 있다.
즉, 비용상승을 억제하면서 승화성을 가지는 처리액의 의도하지 않은 응고를 억제 또는 방지할 수 있고, 또한, 기판의 표면을 양호하게 처리할 수 있는 것이 요구되고 있다.
또, 낮은 응고점을 가지는 승화성 물질을 응고시키려면, 응고 공정(단계 S7)에 있어서 이용되는 냉매의 온도도 낮게 할 필요가 있다. 냉매의 온도를 낮게 하면, 냉매용 배관의 설치 상황에 따라서는, 기판 처리 장치내에 결로가 발생할 우려가 있다. 기판 처리 장치내에 발생한 결로는, 기판 처리 장치의 고장의 원인이 될 수 있기 때문에, 결로의 발생을 방지하기 위해서, 단열재 설치 등이 필요하다. 그러면, 잉여의 비용이 발생한다.
제6 실시 형태에 의하면, 제2 상온(약 23℃)보다 응고점이 낮은 승화성 물질을 이용하는 것이 아니라, 승화성 물질(예를 들어 터셔리부틸알코올)과 IPA의 혼합에 의한 응고점 강하에 의해서, 혼합 처리액의 응고점이, 제2 상온보다 낮아져 있다. 즉, 제2 상온에 있어서, 혼합 처리액은 응고하지 않고 액상으로 유지된다. 그 때문에, 혼합 처리액 공급 공정을 제2 상온 환경 하에서 행하는 경우여도, 혼합 처리액막(357)을 양호하게 형성할 수 있다. 그리고, 혼합 처리액 공급 공정 후의 응고 공정에 있어서 응고체(359)를 형성할 수 있다. 또, 그 후의 승화 공정에 있어서 응고체(359)에 포함되는 승화성 물질을 승화시켜 응고체(359)를 기판(W)의 패턴 형성면으로부터 제거할 수 있다.
따라서, 제2 상온 환경 하에 있어서, 비용상승을 억제하면서 혼합 처리액의 의도하지 않은 응고를 회피할 수 있고, 또한, 기판(W)의 패턴 형성면을 양호하게 처리할 수 있다.
＜도괴 시험＞
제6 실시 형태에 따른 기판 처리(도 28 참조)에 있어서, 혼합 처리액 공급 유닛(309)으로부터 공급되는 혼합 처리액에 포함되는 IPA의 농도를 변화시키고, 기판(W)의 패턴 형성면에 형성되는 패턴의 도괴율의 변화를 조사했다. 그 결과를 도 30에 나타낸다.
도 30으로부터, 혼합 처리액에 포함되는 IPA의 농도(혼합 처리액에 대한 용매 혼합 비율)의 상승에 따라, 패턴의 도괴율이 완만하게 저하되는 것을 알 수 있었다. 즉, IPA의 농도를 상승시켜도, 패턴의 도괴에는 악영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었다.
도 31은, 제6 실시 형태에 따른 변형예를 나타내는 도면이다.
도 31에 나타내는 변형예가 제6 실시 형태와 다른 1번째의 점은, 사전에 준비된 혼합 처리액을 기판 처리 장치(1T)에 있어서 이용하는 것이 아니라, 혼합 처리액이 기판 처리 장치(1T)내에서 조제(생성)되는 점이다.
구체적으로는, 혼합 처리액 공급관(334)에는, 승화성 물질과 용매를 혼합하기 위한 혼합부(361)가 접속되어 있다. 혼합부(361)에는, 승화성 물질을 공급하기 위한 승화성 물질 배관(362)과, IPA 등의 첨가제(제1 첨가제)를 공급하기 위한 첨가제 분기 배관(363)이 접속되어 있다. 승화성 물질 배관(362)에는, 승화성 물질 공급원으로부터 승화성 물질이 공급된다. 제2 상온(약 23℃)보다 높은 응고점을 가지는 승화성 물질이 승화성 물질 배관(362)에 있어서 액상을 유지하기 위해서, 승화성 물질 배관(362)에는 히터 등의 열원이 설치되어 있어도 된다.
승화성 물질 배관(362)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(364), 및 승화성 물질 배관(362)을 유통하는 승화성 물질의 유량을 조정하는 밸브(365)가 개재되어 있다.
첨가제 분기 배관(363)은, 첨가제 배관(366)으로부터 분기 접속하고 있다. 첨가제 배관(366)에는, 첨가제 공급원으로부터 첨가제(예를 들어 IPA)가 공급된다. 첨가제 배관(366)에는, 첨가제 배관(366)을 유통하는 첨가제의 유량을 조정하는 밸브(367)가 개재되어 있다. 첨가제 분기 배관(363)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(368)가 개재되어 있다.
다음에 서술하는 밸브(376)가 닫힌 상태에서, 밸브(364) 및 밸브(368)가 열리면, 승화성 물질 배관(362)으로부터의 승화성 물질 및 첨가제 분기 배관(363)으로부터의 첨가제가 혼합부(361)에 유입되고, 그들이 혼합부(361)로부터 혼합 처리액 공급관(334)으로 유출된다. 승화성 물질 및 첨가제는, 혼합부(361) 및/또는 혼합 처리액 공급관(334)을 유통하는 도중에 서로 충분히 혼합된다. 이와 같이 하여 생성된 혼합 처리액이 혼합 처리액 공급 노즐(332)에 공급된다.
도 31에 나타내는 변형예가 제6 실시 형태와 다른 2번째의 점은, 기판(W)의 이면에 공급하는 냉매로서, 냉매와 첨가제(제2 첨가제)를 혼합한 혼합 냉매를 이용하는 점이다. 혼합 냉매의 응고점은, 첨가제와 혼합하기 전의 냉매의 응고점보다 낮다. 첨가제는, 용매(승화성을 가지지 않는 용매)를 포함한다. 용매는, 예를 들어 알코올이다. 알코올의 일례로서, IPA를 예시할 수 있다.
즉, 이 변형예의 또 다른 특징으로서, 혼합 냉매에 포함되는 첨가제(제2 첨가제)가, 혼합 처리액에 포함되는 첨가제와 액종이 공통된 점을 들 수 있다.
또, 이 변형예의 또 다른 특징으로서, 사전에 준비된 혼합 냉매가 기판 처리 장치(1T)에서 이용되는 것이 아니라, 혼합 냉매가 기판 처리 장치(1T)내에서 조제(생성)되는 점을 들 수 있다.
또, 이 변형예의 또 다른 특징으로서, 혼합 처리액을 작성하기 위한 첨가제(제1 첨가제)와, 혼합 냉매를 작성하기 위한 첨가제(제2 첨가제)의 공급원이 공통된 점을 들 수 있다.
구체적으로는, 이면 공급 노즐(36)에는, 공유 배관(43)을 통하여 혼합 냉매 배관(370)이 접속되어 있다. 혼합 냉매 배관(370)에는, 냉매와 첨가제를 혼합시키기 위한 혼합부(371)가 접속되어 있다. 혼합부(371)에는, 냉매를 공급하기 위한 냉매 배관(372), 및 IPA 등의 첨가제(제2 첨가제)를 공급하기 위한 첨가제 분기 배관(373)이 접속되어 있다.
냉매 배관(372)에는, 냉매 공급원으로부터 냉매가 공급된다. 냉매 배관(372)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(374), 및 냉매 배관(372)을 유통하는 냉매의 유량을 조정하는 밸브(375)가 개재되어 있다. 냉매 배관(372)에는, 첨가제 배관(366)으로부터 분기 접속하는 첨가제 분기 배관(373)이 합류하고 있다. 첨가제 분기 배관(373)에는, 그 유로를 개폐하는 밸브(376)가 개재되어 있다.
밸브(368)가 닫힌 상태에서, 밸브(374) 및 밸브(376)가 열리면, 냉매 배관(372)으로부터의 냉매 및 첨가제 분기 배관(373)으로부터의 첨가제가 혼합부(371)에 유입되고, 그들이 혼합부(371)로부터 혼합 냉매 배관(370)으로 유출된다. 냉매 및 첨가제는, 혼합부(371) 및/또는 혼합 냉매 배관(370)을 유통하는 도중에 충분히 혼합되고, 그 결과, 혼합 냉매가 생성된다. 또, 혼합 냉매 배관(370)을 유통하는 과정에서, 혼합 냉매가 냉각기(380)를 이용하여 더 냉각된다.
냉매와 첨가제의 혼합에 의한 응고점 강하에 의해서, 혼합 냉매의 응고점이, 냉매의 응고점보다 낮아져 있다. 즉, 혼합 냉매는, 냉매의 응고점보다 낮은 온도에 있어서도 액상으로 유지된다. 그 때문에, 냉매의 응고점보다 낮은 온도로 유지된, 액상의 혼합 냉매를 기판의 이면에 공급할 수 있다. 냉매로서 물을 채용하는 경우에는, 냉각기(380)에 의해서, 혼합 냉매의 온도를 물보다 낮은 온도까지 저하시킬 수 있다. 이것에 의해, 응고 공정에 있어서, 기판(W)의 이면에 물의 응고점(0℃)보다 낮은 혼합 냉매를 공급함으로써, 혼합 처리액막(357)을, 0℃ 미만까지 냉각할 수 있다.
도 31의 변형예에서는, 혼합 처리액을 작성하기 위한 첨가제(제1 첨가제)와, 혼합 냉매를 작성하기 위한 첨가제(제2 첨가제)의 공급원이 공통된 것으로서 설명했다. 그러나, 이들 공급원이 별개여도 된다.
또, 도 31의 변형예에서는, 혼합 냉매에 포함되는 첨가제(제2 첨가제)가, 혼합 처리액에 포함되는 첨가제(제1 첨가제)와 액종이 공통된 것으로서 설명했다. 그러나, 이들 액종이 서로 상이해도 된다.
또, 도 31의 변형예에서는, 혼합 냉매를, 제6 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1T)에 있어서 작성하는 것으로서 설명했다. 그러나, 혼합 냉매를 사전에 준비해 두어도 된다.
또, 도 31의 변형예에서는, 혼합 냉매에 포함되는 첨가제(제2 첨가제)는 IPA 등의 알코올이다. 도 31의 변형예와는 상이하게, 혼합 냉매에 포함되는 첨가제(제2 첨가제)는, IPA 이외의 알코올이어도 되고, 알코올 이외의 용제여도 된다.
또, 제6 실시 형태 및 그 변형예에 있어서, 혼합 처리액에 포함되는, 첨가제(제1 첨가제)로서의 용매(승화성을 가지지 않는 용매)는, IPA 등의 알코올이다. 제6 실시 형태 및 그 변형예와는 상이하게, 혼합 처리액에 포함되는, 첨가제(제1 첨가제)로서의 용매(승화성을 가지지 않는 용매)는, DIW 등의 물이어도 적합하게 이용할 수 있다. 혼합 처리액에 포함되는 용매로서, 제1 실시 형태~제5 실시 형태에 따른 처리액에 포함되는 용매로서 예시한 용매를 이용할 수 있다.
또, 제6 실시 형태 및 그 변형예에 있어서, 혼합 처리액에 포함되는 첨가제(제1 첨가제)로서, 승화성을 가지지 않는 용매에 한정되지 않고, 혼합 처리액에 포함되는 승화성 물질과는 종류가 상이한 승화성 물질이 채용되어 있어도 된다.
또, 제6 실시 형태 및 그 변형예에서 이용하는 승화성 물질이, 터셔리부틸알코올인 경우를 예로 들었지만, 제6 실시 형태 및 그 변형예에서 이용하는데 적합한 다른 승화성 물질로서, 시클로헥산올(응고점 약 24℃)이나, 1,3,5-트리옥산(응고점 약 63℃)을 예시할 수 있다. 또, 제6 실시 형태 및 그 변형예에서 이용하는 승화성 물질에서는, 승화성 물질의 응고점이 제2 상온보다 높고, 또한 혼합 처리액의 응고점이 제2 상온보다 낮은 것으로서 설명했지만, 승화성 물질의 응고점이 제2 상온보다 낮아도 되고, 혼합 처리액의 응고점이 제2 상온보다 높아도 된다. 이들 외에도, 제1 실시 형태~제5 실시 형태에 따른 처리액에 포함되는 승화성 물질로서 예시한 승화성 물질 중, 첨가제와의 혼합에 의해서 응고점 강하가 일어나는 승화성 물질을, 혼합 처리액에 포함되는 승화성 물질로서 이용할 수 있다.
이 발명은, 이상에서 설명한 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 또 다른 형태로 실시할 수 있다. 예를 들어, 상술한 실시 형태는, 적당히 조합할 수 있다.
또, 제1 실시 형태에 있어서, 약액, 린스액, 전처리액 및 처리액은, 예를 들어, 라인형상으로 배열된 복수의 노즐구멍으로부터, 기판(W)의 패턴 형성면의 대략 전면에 거의 동시에 공급하도록 해도 된다. 동일하게, 열매 및 냉매는, 예를 들어, 라인형상으로 배열된 복수의 노즐구멍으로부터, 기판(W)의 이면에 거의 동시에 공급하도록 해도 된다.
또, 제1 실시 형태에 있어서, 처리액의 온도를, 승화성 물질의 융점 이상, 또한 승화성 물질의 비점 미만의 온도 범위로 유지하기 위해서, 기판(W)의 이면으로 열매(56)를 공급하는 대신에, 램프나 전열 히터 등의 열원으로부터의 열을 이용해도 된다. 또, 처리액을 냉각하여 응고시키기 위해서, 기판(W)의 이면으로 냉매(58)를 공급하는 대신에, 냉각된 불활성 가스를 공급하거나, 펠티에 소자 등을 이용하거나 해도 된다.
또, 상술한 각 실시 형태에 있어서, 응고체의 승화를 촉진하기 위해서, 차단판(44)에, 감압 배관을 설치하여, 차단판(44)과 기판(W)의 사이의 분위기를 감압하거나, 차단판(44)을 가열하거나 해도 된다.
또, 기판 처리 장치(1, 1P, 1Q, 1R, 1S, 1T)에 의한 기판 처리의 각 공정에는, 실시의 형태에서 나타낸 공정에, 다른 공정이 추가되어도 된다.
예를 들어, 제6 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1T)를 이용하여, 도 32에 나타내는 기판 처리를 실행해도 된다. 즉, 혼합 처리액 공급 공정(단계 S24) 후에, 박막화 공정(단계 S6)을 실행해도 된다. 박막화 공정은, 혼합 처리액 공급 공정과 동일하게, 제2 상온 환경 하에서 행해진다. 그 때문에, 박막화 공정에 있어서, 혼합 처리액막(357)의 온도는, 혼합 처리액의 응고점 이상, 또한 혼합 처리액의 비점 미만의 온도 범위에 있다. 도 32에 나타내는 기판 처리를 실행함으로써, 박막화 공정에 있어서, 응고 공정에서 형성되는 응고체의 막두께를 저감할 수 있다. 또, 혼합 처리액의 응고점은 제2 상온보다 낮기 때문에, 온도 유지 공정(도 4에 나타내는 단계 S5)을 실행할 필요가 없다. 따라서, 기판 처리를 간소화할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 이용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예로 한정하여 해석되어야 하는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 첨부의 청구범위에 의해서만 한정된다.
이 출원은, 2017년 9월 22일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2017-182551호, 2018년 1월 11일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2018-002992호, 및, 2018년 5월 31일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2018-105412호에 대응하고 있고, 이 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 편입되는 것으로 한다.

Claims (11)

  1. 제1 승화성 물질과, 상기 제1 승화성 물질과는 상이한 제1 첨가제를 혼합한 혼합 처리액이며, 상기 제1 승화성 물질보다 응고점이 낮은 혼합 처리액을 기판의 표면에 공급하여, 상기 혼합 처리액의 액막을 상기 기판의 표면에 형성하는 혼합액막 형성 공정과,
    상기 혼합 처리액의 상기 액막을 응고시켜 응고체를 형성하는 응고 공정과,
    상기 응고체에 포함되는 상기 제1 승화성 물질을 승화시켜 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 승화 공정을 포함하고,
    상기 응고 공정이, 냉매와 제2 첨가제를 혼합한 혼합 냉매이며, 상기 냉매보다 응고점이 낮은 혼합 냉매를 상기 기판의 표면과 반대측의 이면에 공급함으로써, 상기 혼합 처리액의 상기 액막을 냉각하여 상기 응고체를 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 기판의 이면에 공급되는 상기 혼합 냉매의 온도가 상기 냉매의 응고점보다 낮고,
    상기 제1 승화성 물질이 터셔리부틸알코올이고,
    상기 제1 첨가제가 이소프로필알코올이고,
    상기 혼합 처리액 중의 상기 이소프로필알코올의 체적 퍼센트 농도가 3% 이상 7% 이하인, 기판 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 승화성 물질의 응고점이 상온보다 높고, 또한 상기 혼합 처리액의 응고점이 상온보다 낮은, 기판 처리 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 첨가제가, 승화성을 가지지 않는 용매를 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 첨가제가, 제2 승화성 물질을 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 첨가제의 응고점이, 상기 제1 승화성 물질의 응고점보다 낮은, 기판 처리 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 승화성 물질과, 상기 제1 첨가제를 혼합해 상기 혼합 처리액을 작성하는 혼합액 작성 공정을 더 포함하고,
    상기 혼합액막 형성 공정이, 상기 혼합액 작성 공정에 의해서 작성된 상기 혼합 처리액을 상기 기판의 표면에 공급하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 첨가제가, 상기 제1 첨가제와 공통된, 기판 처리 방법.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 혼합 처리액의 상기 액막의 온도가 상기 혼합 처리액의 응고점 이상, 또한 상기 혼합 처리액의 비점 미만의 온도 범위에 있는 동안에, 상기 혼합 처리액의 상기 액막을 얇게 하는 박막화 공정을 더 포함하고,
    상기 응고 공정이, 상기 박막화 공정에 의해서 얇아진 상기 혼합 처리액의 상기 액막을 응고시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  10. 제1 승화성 물질과, 상기 제1 승화성 물질과는 상이한 제1 첨가제를 혼합한 혼합 처리액이며, 상기 제1 승화성 물질보다 응고점이 낮은 혼합 처리액을 기판의 표면에 공급하는 혼합 처리액 공급 유닛과,
    상기 혼합 처리액의 액막을 응고시키는 응고 유닛과,
    상기 혼합 처리액 공급 유닛 및 상기 응고 유닛을 제어하는 콘트롤러를 포함하고,
    상기 콘트롤러가,
    상기 혼합 처리액 공급 유닛에 의해서 상기 혼합 처리액을 상기 기판의 표면에 공급하여, 상기 혼합 처리액의 상기 액막을 상기 기판의 표면에 형성하는 혼합액막 형성 공정과,
    상기 혼합 처리액의 상기 액막을 상기 응고 유닛에 의해서 응고시켜 응고체를 형성하는 응고 공정과,
    상기 응고체에 포함되는 상기 제1 승화성 물질을 승화시켜 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 승화 공정을 실행하도록 프로그램되어 있고,
    상기 응고 공정이, 냉매와 제2 첨가제를 혼합한 혼합 냉매이며, 상기 냉매보다 응고점이 낮은 혼합 냉매를 상기 기판의 표면과 반대측의 이면에 공급함으로써, 상기 혼합 처리액의 상기 액막을 냉각하여 상기 응고체를 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 기판의 이면에 공급되는 상기 혼합 냉매의 온도가 상기 냉매의 응고점보다 낮고,
    상기 제1 승화성 물질이 터셔리부틸알코올이고,
    상기 제1 첨가제가 이소프로필알코올이고,
    상기 혼합 처리액 중의 상기 이소프로필알코올의 체적 퍼센트 농도가 3% 이상 7% 이하인, 기판 처리 장치.
  11. 제1 승화성 물질과, 상기 제1 승화성 물질과는 상이한 제1 첨가제를 혼합한 혼합 처리액이며, 상기 제1 승화성 물질보다 응고점이 낮은 혼합 처리액을 기판의 표면에 공급하여, 상기 혼합 처리액의 액막을 상기 기판의 표면에 형성하는 혼합액막 형성 공정과,
    상기 혼합 처리액의 상기 액막을 응고시켜 응고체를 형성하는 응고 공정과,
    상기 응고체에 포함되는 상기 제1 승화성 물질을 승화시켜 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 승화 공정을 포함하고,
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